【总线】UART、Modbus、I2C、SPI、RS232、RS485及串口通讯常用参数

   1、UART

UART
异步收发传输，作为集成于微处理器中的周边设备，把并行输入信号转成串行输出信号，（一般是RS-232C规格的，与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配）作为连接外部设备的接口。
该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

一个字符接着一个字符传输，一个字符的信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。

传输时低位在前高位在后。

发送端和接收端必须按照相同的字节帧格式和波特率进行通信。

UART的设计采用模块化的设计思想，主要分为 3个模块：数据发送模块、数据接收模块及波特率发生器控制模块。发送模块实现数据由并行输入到串行输出，接收模块实现数据由串行输入到并行输出，波特率发生器模块控制产生UART时钟频率。
发送逻辑对从发送FIFO读取的数据执行“并→串”转换。控制逻辑输出起始位在先的串行位流，并且根据控制寄存器中已编程的配置，后面紧跟着数据位（注意：最低位 LSB 先输出）、奇偶校验位和停止位。
在检测到一个有效的起始脉冲后，接收逻辑对接收到的位流执行“串→并”转换。此外还会对溢出错误、奇偶校验错误、帧错误和线中止（line-break）错误进行检测，并将检测到的状态附加到被写入接收FIFO的数据中。

需要两根信号线和一根地线。

2、Modbus

 1、ASCII模式与RTU模式的区别

（1）ASCII：消息中每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成

（2）RTU：消息中每个8位域都是两个十六进制字符组成

在同样波特率下，RTU可比ASCII方式传输更多的数据

 

3、RS232、RS485

（1）RS232

RS232接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。

个人计算机上的通讯接口之一，异步传输标准接口。
在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。

（2）RS485

RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，实施简单方便 ，支持RS485的仪表很多。

有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来，而忽略了信号地的连接。RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

 

（3）区别

1）传输方式不同。 RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯（即所谓单端通讯.收、发端的数据信号是相对于信号地）. 而RS485则采用平衡传输，即差分传输方式。
2）传输距离不同。RS-232适合本地设备之间的通信，传输距离一般不超过20m。而RS-485的传输距离
为几十米到上千米。
3）RS-232 只允许一对一通信，而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器。

4）rs232是全双工的，也就是可以同时收发；
rs485是半双工的，某一时刻只能收或只能发数据，否则，总线将瘫痪

 4、I2C

采用的是主从式通信方式，通信的过程完全由主设备仲裁。在通信之前，必须由主设备发送一个起始信号，决定数据是否可以开始传送，并且在结束通信时，必须再由主设备发送一个结束信号，以表示通信已经结束。先传输高位。

5、SPI

主从方式工作，可以用全双工通信方式同时发送和接收8(16)位数据。
MSB 先行或 LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI通讯设备之间使用同样的协定，一般都会采用图 2 中的 MSB先行模式。

NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号。NSS 是每个从机各自独占的信号线，当从机在自己的 NSS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开始准备与主机通讯。在图中的标号6处，NSS 信号由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。
MOSI及 MISO的数据在 SCK的上升沿期间变化输出，在SCK 的下降沿时被采样。即在 SCK 的下降沿时刻，MOSI 及 MISO 的数据有效

SPI 一共有四种通讯模式，它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。

6、Modbus 、SPI，IIC，CAN和RS232，RS485区分

MODBUS协议是一种软件协议，而RS232，RS485是一种电平标准，关系是在一种电平关系下应用一种MODBUS协议。MODBUS协议是一种人为约定的协议，他和SPI，IIC，CAN总线协议还是有些不同的，SPI，IIC，CAN总线这些协议必须是设备在硬件上支持的，可以说SPI，IIC，CAN总线是一种软硬件的结合体，也就是常分为两层物理层和协议层，MODBUS本身就是类似于协议层的东西，而RS232和RS485就是一种物理层电平的东西。

7、串口通讯常用参数

串口是一种非常通用的设备通信的协议（不要与 通用串行总线Universal Serial Bus(USB)混淆）。

串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：

（1）地线（2）发送（3）接收

由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。

对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：

波特率

数据位

停止位

奇偶校验

8、串口发送数据类型都有哪些？

（1）字符串

（2）十六进制数据