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串行通信协议-简介
串行通信协议-简介
我们将研究可(kě)用(yòng)于在微控制器，数据产生和数据处理(lǐ)外围设备以及其他(tā)智能(néng)设备之间传递信息的一些不同类型的串行通信协议。串行通信简介之后的文(wén)章将介绍一些常用(yòng)的较流行的协议。在本系列的最后，我们将总结每个优点和缺点。我们希望该资源在您下次需要实现串行通信总線(xiàn)时能(néng)够证明是有(yǒu)价值的，从而帮助您根据自己的特定情况选择最佳选择。
如今，数字電(diàn)子已成為(wèi)市场上大多(duō)数電(diàn)子设备中最重要的部分(fēn)。在使用(yòng)许多(duō)不同的芯片时，它们的复杂操作取决于与其他(tā)相似数字组件之间来回发送的信息。已经创建了通用(yòng)协议标准以实现它们之间的通信。想象每个IC或设备是否使用(yòng)其唯一协议进行通信。这就像每个人都使用(yòng)其独特的语言进行交谈一样。这将是混乱的，因為(wèi)我们每个人几乎不可(kě)能(néng)相互理(lǐ)解。
当前，我们有(yǒu)不同的存储器IC，数字传感器，保护设备，可(kě)编程電(diàn)源，数字電(diàn)位计，射频IC等。所有(yǒu)这些器件都需要彼此之间或与微控制器，微处理(lǐ)器，FPGA或ASIC之间进行通信。设备之间这些通信的目的可(kě)能(néng)会有(yǒu)很(hěn)大的不同。它可(kě)以用(yòng)于编程以提取信息，提供信号以启动动作的执行。
同样，某些协议使人类能(néng)够通过微控制器与IC进行交互。您可(kě)以将信号发送到微控制器，该微控制器被编程為(wèi)通过这些协议之一将信号发送到IC。或者，您可(kě)以连接调试可(kě)用(yòng)的工具之一。
串行通信的问题之一是如果出现问题，很(hěn)难找到并调试電(diàn)路。假设数据没有(yǒu)从一台设备传输到另一台设备。在这种情况下，故障可(kě)能(néng)存在于以下一个或多(duō)个位置：在发送设备的逻辑中，在其電(diàn)路设计中，在串行通信中如何编码，在通信总線(xiàn)中，在接收器进行解码时，在接收器的電(diàn)路设计中或最终在接收器的逻辑中。将示波器探头插入串行通信可(kě)以使您查看是否有(yǒu)任何活动，但是几乎看不出其有(yǒu)效性。要完全了解发生了什么，您将需要具有(yǒu)解码功能(néng)的示波器或逻辑分(fēn)析仪。
但是，要彻底调试串行通信，您将需要一个可(kě)以对总線(xiàn)上的数据进行解码的工具，以查看其是否正确，是否已损坏或受到冲突的影响。已经创建了大量的调试工具，专门用(yòng)于调试设备或IC之间的通信。Saleae Logic系列逻辑分(fēn)析仪是行业标准的逻辑分(fēn)析仪之一，Pro模型提供了足够的速度来分(fēn)析所有(yǒu)最流行的协议。
许多(duō)低成本的逻辑分(fēn)析仪太慢，无法处理(lǐ)诸如SPI之类的高速协议。该LA2016逻辑分(fēn)析仪提供了Saleae逻辑8和逻辑8 Pro的一个非常低的成本之间的采样率; 我拥有(yǒu)一个，并且已经非常成功地使用(yòng)它来分(fēn)析协议。
同样，通信协议的考虑对于固件和硬件设计都至关重要。从硬件方面，您应该始终仔细阅读所选微控制器的数据表。MCU只能(néng)使用(yòng)专用(yòng)引脚与预定义的协议进行通信。设计人员将需要在选择MCU之前决定要使用(yòng)的IC和所需的协议。
例如，安装在流行的STM32 Blue Pill开发板上的STMicroelectronics STM32F103C8T6器件包括2个I2C，3个USART，2个SPI和1个CAN通信接口。但是，这些通信协议的某些引脚是共享的。例如，如果我们看一下设备的引脚14，标记為(wèi)PA4。该引脚同时具有(yǒu)USART和SPI功能(néng)。这意味着您不能(néng)同时使用(yòng)所有(yǒu)列出的SPI和USART接口进行设计。您需要选择所需的时间并做出相应的计划，或者搜索另一个支持更多(duō)通信接口的微控制器。当然，通过更改操作中的配置，PA4引脚可(kě)用(yòng)于两种通信协议。然而，您仍然需要仔细考虑它将在什么时候使用(yòng)，因為(wèi)它们不能(néng)同时使用(yòng)。这将增加硬件和固件设计的复杂性。
尽管通信协议很(hěn)多(duō)，但最受欢迎的是SPI和I2C。每个协议都有(yǒu)其应用(yòng)，通信速度，设计注意事项，优点和缺点。