教你分清楚SPI、I2C、UART、I2S、GPIO、SDIO、CAN！

总线，总线，总是陷在里面。世界上的信号是一样的，但总线是成千上万的，令人头疼。

总的来说，总线有三种:内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内外芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的连接；系统总线是微机插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的连接；外部总线是微机与外部设备之间的总线。微机作为一种设备，通过总线与其他设备进行信息和数据交换，用于设备一级的连接。

除了总线外，还有一些接口，它们是各种总线的集合体，或来者不拒。

SPI(SerialPeripheralInterface)：MOTOROLA公司提出的同步串行总线方式。高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行。

SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI多个总线可以实现SPI设备相互连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或设备(Slave)。全双工通信可以从设备间实现，当有多个设备时，也可以从设备选择线增加一条。如果用通用IO口模拟SPI总线必须有输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个端口取决于实现的设备类型。如果要实现主设备，则需要输入输出口。如果只实现主设备，则需要输出口。如果只实现设备，则只需要输入口。

I2C(Inter－IntegratedCircuit)：由PHILIPS连接微控制器及其外围设备的公司开发的两线串行总线。

I2C两条线用于总线(SDA和SCL)将信息传设备之间传输信息，在微控制器和外部设备之间串行通信，或在主设备和从设备之间传输双向数据。I2C是OD输出的，大部分I2C它们都是二线(时钟和数据)，通常用于传输控制信号。

I2C它是一条多主控制总线，所以任何设备都可以像主控制器一样工作，并控制总线。总线上的每个设备都有一个独特的地址，可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器可以在同一个位置I2C总线共存。

UART：按照标准波特率完成双向通信，速度慢。

UART总线是异步串口，所以它通常比前两个同步串口的结构复杂得多，通常由波特率生成器(波特率等于传输波特率的16倍)，UART接收器、UART硬件由两条线组成，一条用于发送，一条用于接收。

UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。需要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，使计算机可以与调制解调器或其他使用RS-232C串行设备通信接口。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：

将从计算机内部传输的并行数据转换为输出的串行数据流。将从计算机外部传输的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的设备使用。在输出的串行数据流中添加奇偶验证位，并从外部接收的数据流进行奇偶验证。在输出数据流中添加启动和停止标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理键盘或鼠标发出的中断信号(键盘和鼠标也是串行设备)。计算机计算机与外部串行设备的同步管理。有些比较高档UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新UART它是16550，在计算机需要处理数据之前，通常可以在缓冲区存储16字节数据UART是8250。现在，如果你买一个内置的调制解调器，通常会有16550个调制解调器UART。

SPI、I2C和UART做个比较

SPI和I2C这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或其他方式元器件如传感器芯片之间的通信。SPI和IIC是板上通信,IIC有时候会做板间通信，但是距离很短，只有一米多，比如一些触摸屏，手机液晶屏这些薄膜排线有很多用途IIC,I2C各种并行总线可用于替代标准，可连接集成电路和功能模块。I2C它是一条多主控制总线，所以任何设备都可以像主控制器一样工作，并控制总线。总线上的每个设备都有一个独特的地址，可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器可以在同一个位置I2C总线共存这两条线属于低速传输。

而UART它用于两种设备之间的通信，如单片机和计算机之间的通信。这种通信可以长距离进行。UART最高速度比上述两者快1000K与计算机、设备或计算机和计算机通信，但有效范围不长，约10米，UART优点是支持面广，程序设计结构简单。USB的发展,UART也逐渐下坡。

I2S（Inter-ICSoundBus）数字是飞利浦公司音频由设备之间的音频数据传输制定的总线标准。

I2S大部分是三线(除时钟和数据外，还有左右声道的选择信号)，I2S主要用于传输音频信号。STB、DVD、MP3等常用

I2S本标准规定了硬件接口规范和数字音频数据格式。I2S串行时钟有三个主要信号：1SCLK，也叫位时钟（BCLK），即对应数字音频的每个数据，SCLK有一个脉冲。SCLK的频率=2×采样频率×采样位数。2）帧时钟LRCK，(也称WS)，用于切换左右声道的数据。LRCK左声道数据传输为1，右声道数据传输为0。LRCK采样频率等于采样频率。3）串行数据SDATA，是用二进制补码表示的音频数据。

有时，为了更好地同步系统之间，还需要传输另一个信号MCLK，称为主时钟，又称系统时钟（SysClock），采样频率为256倍或384倍。

GPIO(GeneralPurposeInputOutput使用工业标准的通用输入/输出)或总线扩展器I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。

当微控制器或芯片组不够时I/O或当系统需要远端串行通信或控制时，GPIO产品可提供额外的控制和监控功能。每个产品GPIO端口可以通过软件分别配置成输入或输出。Maxim的GPIO产品线包括8端口到28端口GPIO，提供推拉输出或漏极开路输出。提供微型3mmx3mmQFN封装。

GPIO优点(端口扩展器):

低功耗：GPIO功率损耗较低(约1μA，μC的工作电流则为100μA)。

集成IIC从机接口：GPIO内置IIC即使在待机模式下，从机接口也能全速工作。

小封装：GPIO该装置提供最小封装尺寸―3mmx3mmQFN!

低成本：您不必为未使用的功能付费！

快速上市：无需编写额外的代码、文件，无需任何维护工作！

灵活的照明控制：内置多路高分辨率PWM输出。

响应时间可以提前确定：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。

更好的照明效果：匹配的电流输出确保显示亮度均匀。

布线简单：仅需使用2条IIC总线或3条SPI总线

SDIO

SDIO是SD除了可以连接类型的扩展接口外，还可以连接类型的扩展接口SD除卡外，还可以接受支持SDIO接口设备不仅用于插入存储卡。SDIO接口的PDA，笔记本电脑可以连接象GPS接收器，Wi-Fi或蓝牙适配器，调制解调器、局域网适配器、条形码读取器，FM无线电，电视接收器，射频使用身份认证读取器、数码相机等SD标准接口设备。

SDIO协议是由SD许多地方保留了卡协议的演变和升级SD同时，卡的读写协议SDIO协议又在SD添加了卡协议CMD52和CMD53命令。由于这个，SDIO和SD卡规范之间的一个重要区别是增加了低速标准。低速卡的目标应用是从最小硬件开始支持低速I/O能力。低速卡支持类似的调制解调器、条形码扫描仪和GPS接收器等应用。高速卡支持网卡、电视卡和组合卡，组合卡是指存储器 SDIO。

SDIO和SD卡的SPEC另一个重要的区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件支出支持低速卡I/O低速卡低速卡支持类似MODEM，条形扫描仪和GPS接收器等应用。对于组合卡，全速和4BIT操作对卡内存储器和SDIO部分是强制性的。

非组合卡SDIO在设备中，最高速度只有25M，组合卡的最高速度与组合卡相同SD卡的最高速度相同，高于25M。

CAN

CAN，全称为“ControllerAreaNetwork控制器局域网是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN在车载电子控制装置中，设计用作汽车环境中的微控制器通信ECU交换信息，形成汽车电子控制网络。发动机管理系统、变速箱嵌入控制器、仪表设备和电子主干系统CAN控制装置。

一个由CAN在由总线组成的单个网络中，理论上可以连接到无数的节点。在实际应用中，节点的数量受到网络硬件的电气特性的限制。例如，当使用时PhilipsP82C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。CAN可提供高达1Mbit/s数据传输速率使实时控制非常容易。此外，硬件的错误检定特性也增强了CAN抗电磁干扰能力。

CAN总线特点：

1)可以多主工作，网络上的任何节点都可以随时主动向网络上的其他节点发送信息，通信方式灵活，无论主从。

网络上的节点可分为不同的优先级，可满足不同的实时要求。

3)采用非破坏性仲裁总线结构机制。当两个节点同时向网络传输信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，优先级高的节点可以继续传输数据而不受影响。

4)可点对点接收数据，一点对多点和全球广播。

5)直接通信距离最远可达100km(速率4Kbps以下)。

6)最高通信速率可达1MB/s(此时距离最长40m)。

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