单片机中的通信技术解析
今天一位读者，大概问了这么一个问题：从事单片机工作，要掌握哪些通信的技术知识？
随着技术的发展，通信技术越来越多，但在嵌入式领域，常见的通信技术其实也不多，像uart、 i²c、 spi、 can、 usb和tcp/ip等这些算是最常见的一些。
这些通信技术说简单也简单，说难也难，这里站在初学者角度科普一下其中的基础内容。
常见通信技术
uart
uart： universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发器。
usart： universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器。
usart可以理解为uart和usrt二合一的通信接口，一个是同步通信，一个是异步通信。
i²c
i²c： inter-integrated circuit，字面上的意思是集成电路之间，它其实是i²c bus简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线。
spi
spi： serial peripheral interface，串行外设接口，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。
qspi是queued spi的简写，是motorola公司推出的spi接口的扩展，比spi应用更加广泛。
qspi是在spi协议的基础上，对其增加了队列传输机制，传输过程不需要cpu干预，极大的提高了传输效率。
can
can： controller area network，控制器局域网络。
can 总线是一种应用广泛的现场总线 ,在工业测控和工业自动化等领域有很大的应用前景。
usb
usb： universal serial bus，通用串行总线。
usb是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在pc领域的接口技术。
tcp/ip
tcp/ip： transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网际协议。
tcp/ip是传输协议，当然，这里主要指internet网，只是tcp/ip是其中最为重要的一层传输协议。
当然，这些只是常见的通信技术，还有很多有线和无线的通信技术，这里就不过多描述。
通信原理
这几种常见串行方式基础的通信原理不难，网上教程也有很多，这里给大家整合一下。
uart
uart通信一般是3线，当然也有单线半双工模式。
uart连接方式：
uart通信数据格式：
这一节详细更多内容请参看《通信教程01》中串行通信章节。
i²c
i²c是串行同步通信方式，一般是2线（sda数据线、scl时钟线），一主多从的通信方式。
i2c连线方式：
sda（串行数据线）和scl（串行时钟线）都是双向i/o线，接口电路为开漏输出．需通过上拉电阻接电源vcc。当总线空闲时．两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是cmos器件，输出级也是开漏电路．在总线上消耗的电流很小。
i2c一般是地址+数据+ack方式，基础的数据格式：
spi
spi应用非常广泛，通常用于在微控制器和小型外设（如移位寄存器，传感器和sd卡）之间发送数据的接口总线。
spi通信主要使用3线（sck、mosi、miso）进行通信：
但是spi也用于多从机通信，此时，会多处一个cs片选信号线。
多从机接线方式：
当然，还有类似i2c多从机，通过寻址方式实现：
spi通信协议比i2c要简单的多，没有过多的数据处理。
can
can通信是相对前面3种更复杂的一种局域网络，不管是硬件，还是软件协议都更加复杂。
这里不详细讲述，可以关注公众号回复【 canopen系列教程 】，里面有关于can从底层硬件、协议、到上层软件的详细内容。
usb
usb是生活中常见的一种串行通信接口，主要4线（d+ d- vcc gnd）：
usb设备端的d-或d+数据线连接1.5k欧姆的上拉电阻。当设备插入pc机的时候，会将pc机的d-或d+端的电压拉高，当pc机在d-或d+端检测到高电平时，就知道有设备插入了。
如果是pc机d-端被拉高，接入的则是usb低速设备；如果是pc机d+端被拉高，接入的则是usb全速或高速设备，具体是全速设备还是高速设备，会由pc机和usb设备发包握手确定。
usb传输速度有：低速1.5mbps(usb1.0协议)、全速12mbps(usb1.1协议)、高速480mbps(usb2.0协议)、超高速5gbps(usb3.0协议)等。
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这些通信技术说简单也简单，说难也难，这里站在初学者角度科普一下其中的基础内容。
常见通信技术
uart
uart： universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发器。
usart： universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器。
usart可以理解为uart和usrt二合一的通信接口，一个是同步通信，一个是异步通信。
i²c
i²c： inter-integrated circuit，字面上的意思是集成电路之间，它其实是i²c bus简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线。
spi
spi： serial peripheral interface，串行外设接口，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。
qspi是queued spi的简写，是motorola公司推出的spi接口的扩展，比spi应用更加广泛。
qspi是在spi协议的基础上，对其增加了队列传输机制，传输过程不需要cpu干预，极大的提高了传输效率。
can
can： controller area network，控制器局域网络。
can 总线是一种应用广泛的现场总线 ,在工业测控和工业自动化等领域有很大的应用前景。
usb
usb： universal serial bus，通用串行总线。
usb是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在pc领域的接口技术。
tcp/ip
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sda（串行数据线）和scl（串行时钟线）都是双向i/o线，接口电路为开漏输出．需通过上拉电阻接电源vcc。当总线空闲时．两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是cmos器件，输出级也是开漏电路．在总线上消耗的电流很小。
i2c一般是地址+数据+ack方式，基础的数据格式：
spi
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多从机接线方式：
当然，还有类似i2c多从机，通过寻址方式实现：
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can
can通信是相对前面3种更复杂的一种局域网络，不管是硬件，还是软件协议都更加复杂。
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usb
usb是生活中常见的一种串行通信接口，主要4线（d+ d- vcc gnd）：
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usb传输速度有：低速1.5mbps(usb1.0协议)、全速12mbps(usb1.1协议)、高速480mbps(usb2.0协议)、超高速5gbps(usb3.0协议)等。
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