接口

單片機與外設通信需求

外設的多樣性

• 單片機系統中包含多種外設，如SD卡、傳感器等。

• 需要與這些外設進行數據交換。

通信方式的多樣性

• 常見的通信方式包括UART、I2C、SPI等。

• 每種通信方式適用於不同的場景和需求。

UART的特性與限制

UART的基本原理

• UART使用兩根線進行數據傳輸：一根發送線和一根接收線。

• 雙方需約定通信速度，如9600BPS。

UART的優點

• 簡單易用，適合初學者。

• 方便進行調試，僅需一行代碼即可發送數據。

UART的缺點

• 不能遠距離傳輸信號，通常限於同一電路板。

• 通信速度較慢，最高波特率一般為115200。

• 原則上只支持一對一通信，無法實現一對多。

RS232與RS485的衍生

RS232的特性

• 最大通信距離約30米，適合短距離通信。

• 使用TTL電平，易受干擾。

RS485的優勢

• 最大通信距離可超過1000米，適合長距離通信。

• 支持一對多通信，適合多設備連接。

RS232與RS485的應用

• RS232適用於簡單的短距離通信場景。

• RS485廣泛應用於工業控制和數據采集系統。

SPI的高效通信

SPI的基本原理

• SPI使用一根數據線和一根時鐘線進行同步通信。

• 不需約定波特率，依賴時鐘信號進行數據傳輸。

SPI的優勢

• 最高通信速率可達10M，適合高速數據傳輸。

• 常用於對速度要求高的外設，如SD卡和顯示屏。

SPI的應用場景

• 適合需要快速數據交換的設備。

• 在多個外設連接時，能有效提高通信效率。

I2C的多設備通信

I2C的基本架構

• I2C使用兩根線：數據線和時鐘線，形成總線結構。

• 每個設備都有獨立的ID，支持多設備通信。

I2C的優勢

• 簡化了多設備連接的複雜性，節省資源。

• 支持多組通信，靈活性高。

I2C的應用場景

• 適合需要連接多個傳感器或外設的系統。

• 常見於嵌入式系統和物聯網設備中。

各種通信方式的適用場景

UART的適用場景

• 適合簡單的點對點通信和調試。

• 常用於開發階段的數據傳輸。

SPI的適用場景

• 適合高速數據傳輸的應用，如視頻顯示和存儲。

• 常用於需要快速響應的外設。

I2C的適用場景

• 適合多設備互聯的應用，如傳感器網絡。

• 常用於需要低速但穩定通信的場景。

ref: UART、I2C與SPI的比較與應用