一文汇总常见的通讯协议

在我们日常进行硬件电路设计以及选用各种模拟IC的时候经常会遇到这些RS485, IIC, SMBus, PMBus, SPI, RS232, CAN, LIN, UART, PHY通讯协议接口，今天我们汇总了这些主要的协议。

RS485

RS485协议是一种串行通信协议，它是一种多点通信协议，也可以称为差分通信协议。RS485协议可以支持多个设备在同一总线上进行通信，且通信距离可达1200米，传输速率可达10Mbps。

RS485协议采用差分信号传输方式，即在同一条数据线上传输两个信号，一个为正向信号，一个为反向信号，两个信号之间的电压差表示数据。这种方式具有抗干扰能力强、传输距离远、速率高等优点，因此被广泛应用于工业控制领域。

RS485协议支持半双工通信，即通信双方可以在同一数据线上发送和接收数据，但是不能同时发送和接收数据。在RS485通信中，每个设备都有一个唯一的地址，通信时需要指定设备的地址。同时，RS485协议还支持奇偶校验和帧校验等功能，保证数据的正确性和可靠性。

IIC（Inter-Integrated Circuit）

IIC（Inter-Integrated Circuit）协议是一种串行通信协议，由Philips公司开发，用于在集成电路之间进行通信。IIC协议常用于连接芯片或传感器与微控制器等主控制器之间的通信，如连接温度传感器、加速度计、电压转换器等。

IIC协议是一种双线制通信协议，包括两个信号线：SDA（数据线）和SCL（时钟线）。SDA线传输数据，SCL线用于同步数据传输时序。在IIC通信中，每个从设备都有一个唯一的地址，通信时需要指定设备的地址。同时，IIC协议还支持多主机通信，即多个主控制器可以在同一总线上控制多个从设备进行通信。

IIC协议的优点包括通信速度快、协议简单、使用线路少、占用空间小等。但是，IIC协议的通信距离较短，且在多主机通信时需要处理总线冲突等问题。

SMBus（System Management Bus）

SMBus（System Management Bus）是一种基于I2C总线的系统管理总线，它允许各种系统组件，如电池、风扇、温度传感器等，与主机之间进行通信。

SMBus协议是一种标准化的串行总线协议，具有简单、低成本和易于集成等优点。它采用主从结构，主机控制所有从设备的访问和数据传输。SMBus协议在数据传输时，包括数据、地址、命令和校验等信息，从设备需要回应主机发来的数据和命令。

SMBus协议还包括一些特殊的功能，如电池容量计量、热管理和电源管理等。通过这些功能，SMBus协议可以提供系统监视和管理的基础。

PMBus（Power Management Bus）

PMBus（Power Management Bus）是一种基于SMBus的电源管理总线，主要用于电源管理设备的控制和监视。PMBus协议可以支持多种电源管理功能，如电源转换器的控制、监视和保护等。

PMBus协议是一种串行通信协议，它采用主从结构，在主机和从设备之间进行通信。主机通过发送命令来读取和写入从设备的各种参数，从而实现电源管理的功能。PMBus协议还支持多种数据格式，如二进制、十进制和BCD等，以满足不同的应用需求。

PMBus协议还可以与其他协议相结合，如I2C、SPI等，以支持更复杂的电源管理功能。

SPI（Serial Peripheral Interface）

SPI（Serial Peripheral Interface）协议是一种同步的串行通信协议，常用于在集成电路之间进行通信。SPI协议通常用于连接微控制器和其他数字设备，如存储器芯片、数字信号处理器、传感器等。

SPI协议是一种四线制通信协议，包括四个信号线：SCLK（时钟线）、MOSI（主设备输出，从设备输入）、MISO（从设备输出，主设备输入）和SS（从设备片选）。SPI协议通信时主设备通过SCLK产生时钟信号，MOSI发送数据，MISO接收数据，SS用于选择从设备。

SPI协议的优点包括传输速度快、协议简单、支持全双工通信等。但是，SPI协议的通信距离较短，且需要占用多个GPIO口，所以在系统设计中需要考虑芯片引脚资源的占用。

RS232

RS232协议是一种广泛使用的串行通信协议，常用于在计算机和串口设备之间进行数据传输。RS232协议是由美国电气和电子工程师协会（IEEE）制定的标准，包括物理接口、电气特性和通信协议等方面。

RS232协议是一种双向的串行通信协议，通常包括一个DB9或DB25接口。RS232协议通信时使用一条单独的串行线来传输数据，其中TXD（发送数据）和RXD（接收数据）分别用于发送和接收数据。在RS232通信中，通信双方需要预先设定一些参数，如波特率、数据位、停止位、奇偶校验等。

RS232协议的优点包括通信距离较远、传输速度较慢、可靠性高等。但是，RS232协议在实际应用中面临一些挑战，如信号干扰、线缆长度限制等。此外，RS232协议在现代通信中已经被USB、Ethernet等高速通信协议所取代。

CAN（Controller Area Network）

CAN（Controller Area Network）协议是一种面向实时应用的串行通信协议，常用于在汽车、工业自动化、机器人等领域中进行数据传输。CAN协议最初是由Bosch公司开发的，现已成为国际标准ISO 11898。

CAN协议使用一种差分信号来传输数据，其中一个线路是高电平，另一个线路是低电平。CAN协议采用总线结构，多个节点可以同时发送和接收数据。CAN协议通常使用帧来表示数据包，其中包括标识符、数据段和校验和等。

CAN协议的优点包括高可靠性、抗干扰能力强、支持多节点等。此外，CAN协议还支持多种传输速率和数据长度，可以满足不同应用场景的需求。

LIN（Local Interconnect Network）

LIN（Local Interconnect Network）协议是一种串行通信协议，主要用于汽车电子控制单元（ECU）之间进行通信，通常用于传输少量的低速数据。LIN协议最初是由德国汽车工程师联盟（ARGE）开发的，现已成为国际标准ISO 17987。

LIN协议使用单线通信，可以在多个ECU之间进行通信，以协调各种汽车系统的工作。LIN协议最常用于传输控制信息，如车门锁定、窗户控制、车内灯光等。

LIN协议的优点包括成本低、易于集成、可靠性高等。但是，由于传输速率较低，仅适用于少量数据的传输。

UART

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）协议是一种串行通信协议，常用于在计算机和串口设备之间进行数据传输。UART协议是一种异步协议，不需要时钟信号，通过发送和接收线路上的电平变化来进行同步。

UART协议使用两条单独的串行线来传输数据，其中TXD（发送数据）和RXD（接收数据）分别用于发送和接收数据。UART协议通常包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验等参数，用于确定数据传输的方式。

UART协议的优点包括简单易用、传输速度适中、功耗低等。但是，UART协议的通信距离较短，受到电磁干扰等问题的影响较大。

PHY（Physical Layer）

PHY（Physical Layer）协议是通信协议中的物理层，用于将数字信号转换为模拟信号并在传输媒介上进行传输。PHY协议通常与其他高层协议（如以太网、USB等）一起使用，以支持数据的传输和接收。

PHY协议通常包括物理层接口、传输速率、编码方式、传输距离等参数。不同的PHY协议适用于不同类型的传输媒介，如光纤、电缆、无线电波等。

PHY协议的主要任务是将数字信号转换为模拟信号，并在传输媒介上进行传输。在接收端，PHY协议将模拟信号转换回数字信号，以使数据能够被高层协议正确解码。