一、數據通信分類

計算機的數據傳送方式:有并行和串行兩種。

并行傳送的特點是;各數據位同時傳送，傳送速度快、效率高。但需要的數據線多，因此傳送成本高。并行數據傳送的距離通常小于30米。

串行傳送的特點是;數據傳送按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低，但速度慢。串行數據傳送的距離可以從幾米到幾千公里。

按照通信方式分類:同步和異步

同步通信：帶時鐘同步信號傳輸。比如：SPI，IIC通信接口

異步通信：不帶時鐘同步信號。比如：UART(通用異步收發器)，單總線1-WIRE，CAN總線

在同步通訊中，收發設備上方會使用一根信號線傳輸信號，在時鐘信號的驅動下雙方進行協調，同步數據。例如，通訊中通常雙方會統一規定在時鐘信號的上升沿或者下降沿對數據線進行采樣。

在異步通訊中不使用時鐘信號進行數據同步，它們直接在數據信號中穿插一些用于同步的信號位，或者將主題數據進行打包，以數據幀的格式傳輸數據。通訊中還需要雙方規約好數據的傳輸速率（也就是波特率）等，以便更好地同步。常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。

在同步通訊中，數據信號所傳輸的內容絕大部分是有效數據，而異步通訊中會則會包含數據幀的各種標識符，所以同步通訊效率高，但是同步通訊雙方的時鐘允許誤差小，稍稍時鐘出錯就可能導致數據錯亂，異步通訊雙方的時鐘允許誤差較大。

二、 IIC （同步通信）

1、IIC概述 （ 同步通信 ）

IIC總線是由Philips公司開發的一種簡單、 同步 、半雙工雙向的兩線式串口總線。

IIC只需要兩根線進行通信，SDA（串行數據線）和SCL（串行時鐘線）

SCL線——負責產生同步時鐘脈沖。

SDA線——負責在設備間傳輸串行數據。該總線可以將多個I2C設備連接到該系統上。連接到I2C總線上的設備既可以用作主設備，也可以用作從設備

主設備負責控制通信，通過對數據傳輸進行初始化，來發送數據并產生所需的同步時鐘脈沖。從設備則是等待來自主設備的命令，并響應命令接收。主設備和從設備都可以作為發送設備或接收設備。無論主設備是作為發送設備還是接收設備，同步時鐘信號都只能由主設備產生。如果用通用IO口模擬I2C總線，并實現雙向傳輸，則需一個輸入輸出口(SDA)，另外還需一個輸出口(SCL)。

1） IIC速率

三、SPI（同步全雙工通信）

SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，SPI的速率比I2C高，一般可以到幾十Mbps，不同的器件當主機和當作從機的速率一般不同。

SPI總線是同步、全雙工雙向的4線式串行接口總線。它是由“單個主設備+多個從設備”構成的系統。在系統中，只要任意時刻只有一個主設備是處于激活狀態的，就可以存在多個SPI主設備。常運用于AD轉換器、EEPROM、FLASH、實時時鐘、數字信號處理器和數字信號解碼器之間實現通信。為了實現通信，SPI共有4條信號線，分別是：

2） SPI典型應用

SPI最典型的應用是單主機單從機，下圖是接線方式，當然也可以多從機

(1) 主設備出、從設備入（Master Out Slave In，MOSI）：由主設備向從設備傳輸數據的信號線，也稱為從設備輸入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。(2)主設備入、從設備出（Master In Slave Out，MISO）：由從設備向主設備傳輸數據的信號線，也稱為從設備輸出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。(3)串行時鐘（Serial Clock，SCLK）：傳輸時鐘信號的信號線。(4)從設備選擇（Slave Select，SS）：用于選擇從設備的信號線，低電平有效。SPI 的工作時序模式由CPOL（Clock Polarity，時鐘極性）和CPHA（Clock Phase，時鐘相位）之間的相位關系決定，CPOL 表示時鐘信號的初始電平的狀態，CPOL 為0 表示時鐘信號初始狀態為低電平，為1 表示時鐘信號的初始電平是高電平。CPHA 表示在哪個時鐘沿采樣數據，CPHA 為0 表示在首個時鐘變化沿采樣數據，而CPHA 為1 則表示在第二個時鐘變化沿采樣數據。

UART、SPI、I2C比較①I2C線更少，比UART、SPI更為強大，但是技術上也更加麻煩些，因為I2C需要有

雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠距離通信。②SPI實現要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數據的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協議。③I2C的速度比SPI慢一點，協議比SPI復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。④UART一幀可以傳5/6/7/8位，I2C必須是8位。I2C和SPI都從最高位開始傳。⑤SPI用片選信號選擇從機，I2C用地址選擇從機。

四、CAN（同步通信）

CAN是Controller Area Network的簡稱，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，現在是汽車網絡的標準協議。

CAN是控制器局域網絡的簡稱，是一種能夠實現分布式實時控制的串行通信網絡。CAN總線的功能復雜且智能。主要用于汽車通信。CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節點通過這兩條線實現信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。

1） CAN電平邏輯

五、 1-WIRE

??單總線是美國DALLAS公司推出的外圍串行擴展總線技術，與SPI、I2C串行數據通信方式不同，它采用單根信號線，既傳輸時鐘又傳輸數據，而且數據傳輸是雙向的。

1） 1-WIRE典型框圖

如下是1-WIRE的典型框圖，可以看到微處理器和1-WIRE器件之間只有一根線。