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串行通信协议-简介
串行通信协议-简介
我们将研究可用于在微控制器，数据产生和数据处理外围设备以及其他智能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章将介绍一些常用的较流行的协议。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线时能够证明是有价值的，从而帮助您根据自己的特定情况选择最佳选择。
如今，数字电子已成为市场上大多数电子设备中最重要的部分。在使用许多不同的芯片时，它们的复杂操作取决于与其他相似数字组件之间来回发送的信息。已经创建了通用协议标准以实现它们之间的通信。想象每个IC或设备是否使用其唯一协议进行通信。这就像每个人都使用其独特的语言进行交谈一样。这将是混乱的，因为我们每个人几乎不可能相互理解。
当前，我们有不同的存储器IC，数字传感器，保护设备，可编程电源，数字电位计，射频IC等。所有这些器件都需要彼此之间或与微控制器，微处理器，FPGA或ASIC之间进行通信。设备之间这些通信的目的可能会有很大的不同。它可以用于编程以提取信息，提供信号以启动动作的执行。
同样，某些协议使人类能够通过微控制器与IC进行交互。您可以将信号发送到微控制器，该微控制器被编程为通过这些协议之一将信号发送到IC。或者，您可以连接调试可用的工具之一。
串行通信的问题之一是如果出现问题，很难找到并调试电路。假设数据没有从一台设备传输到另一台设备。在这种情况下，故障可能存在于以下一个或多个位置：在发送设备的逻辑中，在其电路设计中，在串行通信中如何编码，在通信总线中，在接收器进行解码时，在接收器的电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以使您查看是否有任何活动，但是几乎看不出其有效性。要完全了解发生了什么，您将需要具有解码功能的示波器或逻辑分析仪。
但是，要彻底调试串行通信，您将需要一个可以对总线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，专门用于调试设备或IC之间的通信。Saleae Logic系列逻辑分析仪是行业标准的逻辑分析仪之一，Pro模型提供了足够的速度来分析所有最流行的协议。
许多低成本的逻辑分析仪太慢，无法处理诸如SPI之类的高速协议。该LA2016逻辑分析仪提供了Saleae逻辑8和逻辑8 Pro的一个非常低的成本之间的采样率; 我拥有一个，并且已经非常成功地使用它来分析协议。
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只能使用专用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，标记为PA4。该引脚同时具有USART和SPI功能。这意味着您不能同时使用所有列出的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引脚可用于两种通信协议。然而，您仍然需要仔细考虑它将在什么时候使用，因为它们不能同时使用。这将增加硬件和固件设计的复杂性。
尽管通信协议很多，但最受欢迎的是SPI和I2C。每个协议都有其应用，通信速度，设计注意事项，优点和缺点。