常见串行总线

编辑词条通用串行总线目录[隐藏]通用串行总线概念和目的通用串行总线特点通用串行总线版本通用串行总线技术指标通用串行总线优劣和运用通用串行总线USB设备类规范通用串行总线概念和目的通用串行总线特点通用串行总线版本通用串行总线技术指标通用串行总线优劣和运用通用串行总线USB设备类规范[编辑本段]通用串行总线概念和目的概念通用串行总线(Universal Serial Bus, USB）是连接外部设备的一个串口总线标准，在计算机上使用广泛，但也可以用在机顶盒和游戏机上，补充标准（On-The-Go)使其能够用于在便携设备之间直接交换数据。

目的Intel公司开发的通用串行总线架构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑：(一)计算机与电话之间的连接：显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基本的应用。

机器和人们的数据交互流动需要一个广泛而又便宜的连通网络。

然而，由于目前产业间的相互独立发展,尚未建立统一标准,而USB则可以广泛的连接计算机和电话。

(二)易用性：众所周知,PC机的改装是极不灵活的。

对用户友好的图形化接口和一些软硬件机制的结合，加上新一代总线结构使得计算机的冲突大量减少，且易于改装。

但以终端用户的眼光来看，PC机的输入/输出，如串行/并行端口、键盘、鼠标、操纵杆接口等，均还没有达到即插即用的特性，USB正是在这种情况下问世的。

(三)端口扩充：外围设备的添加总是被相当有限的端口数目限制着。

缺少一个双向、价廉、与外设连接的中低速的总线，限制了外围设备(诸如电话/电传/调制解调器的适配器、扫描仪、键盘、PDA)的开发。

现有的连接只可对极少设备进行优化，对于PC机的新的功能部件的添加需定义一个新的接口来满足上述需要，USB就应运而生。

它是快速、双向、同步、动态连接且价格低廉的串行接口，可以满足PC机发展的现在和未来的需要。

[编辑本段]通用串行总线特点USB最初是由英特尔与微软公司倡导发起，其最大的特点是支持热插拔（Hot p lug）和即插即用(Plug&Play)。

简单描述:SPI 与I2C这两种通信方式都就是短距离的,芯片与芯片之间或者其她元器件如传感器与芯片之间的通信。

SPI与IIC就是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线,能连接的各种集成电路与功能模块。

I2C就是多主控总线,所以任何一个设备都能像主控器一样工作,并控制总线。

总线上每一个设备都有一个独一无二的地址,根据设备它们自己的能力,它们可以作为发射器或接收器工作。

多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输;而UART就是应用于两个设备之间的通信,如用单片机做好的设备与计算机的通信。

这样的通信可以做长距离的。

UART与,UART就就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机与计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点就是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡;SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。

简单的狭义的说SPI与I2C就是做在电路板上的。

而UART与SMBUS就是在机器外面连接两个机器的。

详细描述:1、UART(TX,RX)就就是两线,一根发送一根接收,可以全双工通信,线数也比较少。

数据就是异步传输的,对双方的时序要求比较严格,通信速度也不就是很快。

在多机通信上面用的最多。

2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口与上面UART相比,多了一条同步时钟线,上面UART的缺点也就就是它的优点了,对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合,而且通信速度非常快。

一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面,如大容量存储器等。

3、I2C(SCL,SDA)接口也就是两线接口,它就是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的,通信速度不高,程序写起来也比较复杂。

一般单片机系统里主要用来与24C02等小容易存储器连接。

SPI、I2C、UART三种串行总线的区别第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)第二，区别在电气信号线上：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总线可以实现多个SPI设备互相连接。

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从机或从设备(Slave)。

主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。

如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。

I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。

在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。

如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。

（注：I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。

显然，如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。

第三，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；第四，看看牛人们的意见吧！wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且I2C使用上拉电阻，我觉得抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。

总线技术按总线所在位置分类，可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线：一、外部总线：1、RS-232-C总线；2、RS-485总线；3、IEEE-488总线；4、SCSI总线；5、IDE总线；6、USB总线；7、Fire wire串行总线（IEEE-1394）；8、Centronics总线；二、内部总线（PC内部总线1-3）1、FSB总线；2、HT总线；HT总线是AMD 为K8平台专门设计的高速串行总线，它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”（Lightning Data Transport），闪电数据传输。

3、QPI总线；5、SPI总线；6、SCI总线；三、系统总线1、VESA总线；2、数据总线（DB）、控制总线（CB）、地址总线（AB）；3、IBM PC总线；4、ISA总线；5、EISA总线；6、PCI总线；PCI（peripheral component interconnect）总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局部总线。

它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。

7、APG总线；8、2IC（intel integrated circuit bus)管理总线该总线是有飞利浦公司于80年代为音频和视频设备开发的串行总线，主要运用于服务器。

9、MCA总线；（微通道结构总线）在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线10、STD总线；12、PC/104总线；13、Compact PCI；Compact PCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。

14、PCI-E总线PCI Express采用的也是目前业内流行这种点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。

总线是什么？常见总线类型
摘要: 谈总线之前，首先应该明白总线是什幺？度娘的完整定义是：总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类。

其实，小编觉得，总线就是是一种内部结构，它是cpu、内存、...
谈总线之前，首先应该明白总线是什幺？度娘的完整定义是：总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类。

其实，小编觉得，总线就是是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道。

工程师为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。

另外就是采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。

总线分类：
1、总线按功能和规范可分为五大类型：数据总线、地址总线、控制总线、扩展总线及局部总线。

数据总线、地址总线和控制总线也统称为系统总线，即通常意义上所说的总线。

常见的数据总线为ISA、EISA、VESA、PCI 等。

地址总线：是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU 传向外部存储器或I/O 端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同，地址总线的位数决定了CPU 可直接寻址的内存空间大小。

并行总线有哪些？串行总线有哪些？一、并行总线并行总线，就是并行接口与计算机设备之间传递数据的通道。

采用并行传送方式在微型计算机与外部设备之间进行数据传送的接口叫并行接口，它有2个主要特点；一是同时并行传送的二进位数就是数据宽度；二是在计算机与外设之间采用应答式的联络信号来协调双方的数据传送操作，这种联络信号又称为握手信号。

1、简单的并行接口简单的并行接口分0线握手并行接口、1线握手并行接口和2线握手并行接口等多种。

（1）0线握手并行接口所谓0线握手（连络），即接口电路中不含协调数据传送的连络信号，这是并行接口的最简形式，它又分输入并行接口和输出并行接口以及输入／输出双向并行接口3种形式。

0线握手输入接口在输入量比较稳定的情况下（输入的状态信息在一个的时间内不改变，如开关量输入），可采用三态门直接读取。

0线握手输出接口当输出数字量无需锁存时，可采用三态门直接输出。

0线双向输入／输出接口当外设与CPU 之间需要利用数据总线进行双向传送信息时，I／O设备即能发送信息，又能接收信息。

（2）1线握手并行接口1线握手并行接口是在0线握手并行接口的基础上，增加了一条握手信号线。

1线握手方式总是假设发送方式所发送的数据已经就绪，接收方可以接收。

2、可编程并行接口可编程并行接口芯片种类较多，Intel公司的8255A（PPI），Motorola 公司的MC6820（PIA）和Zilog公司的Z80－PIO 都属于这一类器件。

3、计算机常见的并行总线：STD、PC总线、IEEE488总线。

（1）PC总线PC总线是IBM PC及PC/XT机上使用的总线，又称XT总线或8位ISA总线。

它不是CPU引脚的延伸，经过8282锁存器、8286发送接收器、8259中断控制器、8237DMA控制器以及其他逻辑的重新驱动和组合控制二形成，又称I/O通道。

它共有62引脚，其中，数据线8根、地址线20根、控制线21根、状态线2根，还有时钟、电源、地线，如图。

简单描述：SPI 和I2C这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或者其他元器件如传感器和芯片之间的通信。

SPI和IIC是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。

I2C 是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。

总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。

多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输；而UART是应用于两个设备之间的通信，如用单片机做好的设备和计算机的通信。

这样的通信可以做长距离的。

UART和,UART就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机和计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡；SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。

简单的狭义的说SPI和I2C是做在电路板上的。

而UART和SMBUS是在机器外面连接两个机器的。

详细描述：1、UART(TX,RX)就是两线，一根发送一根接收，可以全双工通信，线数也比较少。

数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快。

在多机通信上面用的最多。

2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART 的缺点也就是它的优点了，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。

一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。

3、I2C(SCL,SDA)接口也是两线接口，它是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的，通信速度不高，程序写起来也比较复杂。

一般单片机系统里主要用来和24C02等小容易存储器连接。

串行总线是什么？（优点和作用）任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。

为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。

采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。

微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。

内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。

图串行通信另外，从广义上说，计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信，相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。

并行通信速度快、实时性好，但由于占用的口线多，不适于小型化产品；而串行通信速率虽低，但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。

串行通信一般可分为异步模式和同步模式。

-随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善，而使计算机总线技术种类繁多，各具特色。

下面仅对微机各类总线中目前比较流行的总线技术分别加以介绍。

一、内部总线1．I2C总线I2C（Inter-IC）总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。

它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。

2．SPI总线串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同。

SPI、I2C、UART、USB串行总线协议的区别SPI、I2C、UART三种串行总线协议的区别第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)第二，区别在电气信号线上：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总线可以实现多个SPI设备互相连接。

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从机或从设备(Slave)。

主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。

如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。

I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。

在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。

如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。

（注：I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。

显然，如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。

第三，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；第四，看看牛人们的意见吧！wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，我觉得抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。

串行总线是一种用于在设备之间传输数据的通信协议。

以下是一些常见的串行总线连接方法的详细说明：
1. USB（Universal Serial Bus）：USB 是一种广泛使用的串行总线标准，用于连接计算机和各种外部设备，如打印机、扫描仪、移动存储设备等。

USB 支持热插拔，即设备可以在不关闭计算机的情况下插入或拔出。

2. RS-232：RS-232 是一种传统的串行通信标准，用于连接计算机和外部设备，如调制解调器、打印机等。

RS-232 使用DB9 或DB25 连接器，需要使用串口线进行连接。

3. RS-422/RS-485：RS-422 和RS-485 是两种更先进的串行通信标准，用于连接工业设备和控制系统。

它们支持更长的传输距离和更高的数据传输速率，并且可以连接多个设备。

4. SPI（Serial Peripheral Interface）：SPI 是一种用于连接微控制器和外部设备的串行通信协议。

SPI 使用四根线进行连接，包括时钟线、数据输入线、数据输出线和片选线。

5. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C 是一种用于连接微控制器和外部设备的串行通信协议。

I2C 使用两根线进行连接，包括时钟线和数据线。

⼏种最常⽤的串⾏数据传输总线（2）-I2C我第⼀次知道I2C总线是1995年，项⽬中⽤到电视机⾼频头（也叫调谐器、Tuner），能够⽅便买到的⾼频头要么是飞利浦（Philips）的，要么是⽇系⼚商的，但⽇系⼚商联系起来⽐较费劲。

Tuner其实就是通过I2C总线送控制字来改变其本振频率（LO）选择你需要的频段，当时知道I2C的⿐祖就是飞利浦半导体（NXP-恩智浦半导体的前⾝），也是第⼀次使⽤MC34063这颗后来如同555⼀样扑街的开关稳压芯⽚，⽤来产⽣⾼频头所需要的12V DC。

典型的电视机调谐器，采⽤I2C来进⾏调谐板⼦上的器件之间也需要Talk器件和器件之间的也需要沟通信息，尤其是需要MCU/DSP等对其它外设进⾏控制的时候。

⼯程界的⼤神们基于MCU/DSP开发了⼀系列的协议⽐如UART、USART、SPI、I2C、CAN等. . . .每种协议都有各⾃擅长的地⽅，也有其局限性，因此要做系统设计的硬件⼯程师就应该对每种接⼝协议有⼤概的认识（即便没有机会吃猪⾁，也要知道各种猪是如何跑的），这样才能够帮助你在做⽅案选择的时候能够选⽤最合适的协议接⼝⽅式，这也是你需要阅读我写的⽂章的原因。

在同⼀个PCB板⼦上的不同器件之间进⾏通信最常⽤的有三种形式 - SPI、I2C和UART，上篇⽂章我们简单介绍了SPI，今天就来看看I2C，我们先看⼀下I2C最基本的⼀些特性，然后再跟其它的通信协议⽅式进⾏⼀下⽐较。

两条通过上拉电阻吊在电源的线，上⾯可以挂多个器件进⾏通信简约⽽不简单的I2C总线I2C来⾃于英⽂inter–integrated circuit，有时也写为IIC，字⾯意思也可以理解为IC之间进⾏交流⽤的，跟SPI对⽐，I2C没有天⽣的主、从之分，也就是说挂在两根线（数据线SDA和时钟线SCL）上的所有器件都是⽣⽽平等的。

这个协议最早由飞利浦半导体推出来，⼏年后Intel⼜弄了⼀个SMBus（系统管理总线）协议，其实基本跟I2C⼀模⼀样，算是其扩展吧，⼀丢丢的差别⽽已。

异步接收器传输总线(UART)、串行通信接口(SCI)和通用串行总线异步接收器传输总线(UART)、串行通信接口(SCI)和通用串行总线(USB)等，这些总线在速度、物理接口要求和通信方法学上都有所不同。

本文详细介绍了嵌入式系统设计的串行总线、驱动器和物理接口的特性，并为总线最优选择提供性能比较和选择建议。

由于在消费类电子产品、计算机外设、汽车和工业应用中增加了嵌入式功能，对低成本、高速和高可靠通信介质的要求也不断增长以满足这些应用，其结果是越来越多的处理器和控制器用不同类型的总线集成在一起，实现与PC软件、开发系统(如仿真器)或网络中的其它设备进行通信。

目前流行的通信一般采用串行或并行模式，而串行模式应用更广泛。

微处理器中常用的集成串行总线是通用异步接收器传输总线、串行通信接口、同步外设接口(SPI)、内部集成电路(I2C)和通用串行总线，以及车用串行总线，包括控制器区域网(CAN)和本地互连网(LIN)。

这些总线在速度、物理接口要求和通信方法学上都有所不同。

本文将对嵌入式系统设计的串行总线、驱动器和物理接口这些要求提供一个总体介绍，为选择最优总线提供指导并给出一个比较图表(表1)。

为了说明方便起见，本文的阐述是基于微处理器的设计。

串行与并行相比串行相比于并行的主要优点是要求的线数较少。

例如，用在汽车工业中的LIN串行总线只需要一根线来与从属器件进行通信，Dallas公司的1-Wire总线只使用一根线来输送信号和电源。

较少的线意味着所需要的控制器引脚较少。

集成在一个微控制器中的并行总线一般需要8条或更多的线，线数的多少取决于设计中地址和数据的宽度，所以集成一个并行总线的芯片至少需要8个引脚来与外部器件接口，这增加了芯片的总体尺寸。

相反地，使用串行总线可以将同样的芯片集成在一个较小的封装中。

另外，在PCB板设计中并行总线需要更多的线来与其它外设接口，使PCB 板面积更大、更复杂，从而增加了硬件成本。