通信协议的基础知识

通信的目的

将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统。

通信协议

制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发。

每一种通讯协议都有硬件与软件上的要求。

常见的协议

USART	TX、RX	全双工	异步	单端	点对点
I2C	SCL、SDA	半双工	同步	单端	多设备
SPI	SCLK、MOSI、MISO、CS	全双工	同步	单端	多设备
CAN	CAN_H、CAN_L	半双工	异步	差分	多设备
USB	DP、DM	半双工	异步	差分	点对点

一些电平标准

电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：

TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0

RS232电平：-3 ~ -15V表示1，+3~+15V表示0

RS485电平：两线压差+2 ~ +6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）

串行 并行

串行就是一个一个的走，就一条道

并行就是可以一排一排的走，多车道并行

全双工 半双工 单工

全双工就是，可以同时进行数据的收和发。（典型就是UART的RX与TX，不过我们在用的时候，很少用到，都是先发一段指令过去之后，再返回来要的数据）

半双工就是数据的收发不能同时进行，只有一条数据线。（典型就是I2C，一条时钟线，一条数据线）

单工就是只能向一个固定的方向发数据，一般就是各种遥控器，广播电视、收音机什么的。

同步 异步

简单来说 看看有没有时钟线。

如下：同步

如下，异步

在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位，或者把主体数据进行打包，以数据帧的格式传输数据，某些通讯中还需要双方约定 数据的传输速率，以便更好地同步。

差分 单端

单端就是，除了参考地之外，就只有一个信号端，也就是一根数据线。

大于VH就是1，小于VL就是0，位于中间的叫做高阻态，取决外设怎么解析， 有些硬件寄存器会表示高阻态有些表示0或者1。

优点：走线少且简单方便

缺点：抗干扰性差

差分就是D+大于D-为1，D+小于D-为0。

优点：抗干扰性强；D+ /D-的差值是固定的， 不受地势差或者外部干扰。至于高低电平用D+/D-相比较得出（上面是D+大于D-为高电平），同时也不需要参考地和VH/VL阈值了！灵敏度高， 由于是比较相对差值， 振幅可以很低， 降低设备在通信上的功耗

缺点：信号线多增加布线难度和干扰

通讯速率

衡量通讯性能的一个非常重要的参数就是通讯速率，通常以**比特率 (Bitrate) **来表示，即每秒钟传输的二进制位数，单位为 比特每秒 (bit/s) 。

容易与比特率混淆的概念是 “波特率”(Baudrate) ，它表示 每秒钟传输了多少个码元 。而码元是通讯信号调制的概念， 通讯中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的信号称为码元 。如常见的通讯传输中，用 0V 表示数字 0，5V 表示数字 1，那么一个码元可以表示两种状态 0 和 1，所以一个码元等于一个二进制比特位，此时波特率的大小与比特率一致；

如果在通讯传输中，有 0V、2V、4V 以及 6V 分别表示二进制数 00、01、10、11，那么每个码元可以表示四种状态，即两个二进制比特位，所以码元数是二进制比特位数的一半，这个时候的波特率为比特率的一半。