單片機使用多種通信方式的原因分析

單片機的片上資源有多種通信方式，常用的如IIC、SPI、UART/USART、CAN，甚至高端一點的還具有以太網(wǎng)和USB通信。這么多的通信方式，為什么不統(tǒng)一成一種的？因為每種通信方式所出現(xiàn)的時間不同，使用場合不同，用戶的要求和方案也不同，無法做到一種通信協(xié)議覆蓋所有的應(yīng)用環(huán)境和客戶群體。下面分析一下這些通信協(xié)議的應(yīng)用情況。

IIC和SPI多用在芯片級近距離通訊

IIC和SPI是應(yīng)用非常廣泛的通訊方式，主要用在芯片級進行短距離通信，如EEPROM存儲芯片AT24C02就是IIC通訊的。這兩種只適合長度為cm級別的通信。IIC具有兩根總線，分別為SDA和SCL，SPI有三線和四線通訊方法，這兩種方式主要用做芯片級的數(shù)據(jù)傳輸。不適合遠距離傳輸。

CAN總線適合遠距離傳輸

CAN總線在汽車工業(yè)和工控行業(yè)用的比較多，具有兩根線CAN_H和CAN_L，可以進行km級別遠距離傳輸。CAN總線為主從式通訊方式，一個主節(jié)點可以掛接多個從節(jié)點，從節(jié)點的ID標(biāo)識符可以用來判斷優(yōu)先級，CAN總線具有仲裁機制。從節(jié)點故障推出后，不會影響其他設(shè)備的正常工作。

UART可以擴展出其他通信方式

UART也就是我們常說的串口，串口幾乎為單片機的標(biāo)配。單純的UART只適合于近距離的通信，很多芯片也具有UART，所以可以用作芯片級的數(shù)據(jù)交換。除此之外，UART通過電平轉(zhuǎn)換芯片可以擴展出其他的通信方式，如RS232、RS485以及CAN通訊等。

USB和以太網(wǎng)通訊接口

USB的通訊協(xié)議比較復(fù)雜，實現(xiàn)起來比較困難，像我們用的鼠標(biāo)、攝像頭用的就是USB通訊，USB也屬于近距離通訊的方式。以太網(wǎng)接口使用與數(shù)據(jù)量比較大的情況，如果工控機、路由等。USB和以太網(wǎng)都有專用的協(xié)議棧芯片。

每一種通訊方式都是根據(jù)特定的使用環(huán)境所研發(fā)出來的，因為通訊距離不同、所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不同、應(yīng)用場景不同、客戶需求不同等因素，每一種通訊方式都具有其用武之地。同時，也無法做到一種通信方式覆蓋所有的應(yīng)用場合、滿足客戶需求。所以，每一種通訊方式都有其存在的理由。
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