1. 嵌入式的通讯接口
嵌入式系统中，我们熟知的通讯接口无非有串口，SPI，IIC，CAN，USB。都是用于数据的交互，串口在工业上使用的是RS232，RS485，RS422，而TTL一般只用于调试或硬件内部的通讯。
这篇文章着重于上面的接口作一个对比。
1.1 RS232，RS485，RS422总线
| RS232 | RS485 | RS422 | |
| 信道 | 全双工 | 半双工 | 全双工 |
| 物理协议 | 单端传输 | 差分传输 | 差分传输 |
| 引脚 | Tx Rx两条数据线 | A、B两条数据线 | Tx(Y、Z) Rx(A、B)四条数据线 |
| 距离 | 实际使用15米左右（使用光电隔离或光纤可以距离更远） | 理论最高可达到千米（远比RS232距离长） | 与RS485差不多 |
| 速率 | 传输速率较低，在异步传输时，比特率为20Kbps | 最高传输速率为10Mbps | 最高传输速率为10Mbps |
| 稳定性 | 抗噪声干扰性弱 | 抗噪声干扰性好 | 抗噪声干扰性好 |
| 负载数量 | 只允许一对一通信 | 多达128个收发器（允许一个发送，多个接收） | 多达128个收发器（允许一个发送，多个接收） |
串口标准传送速率有50b/s、75b/s、110b/s、150b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、19200b/s、115200b/s，在使用RS232中，一般不选择115200的波特率。
RS232一般只用于点对点，与上位机或两个设备之间通讯使用。而RS485和RS422是一条总线，常用于工业上的多机采集数据上。
另外提到一点是对于RS232或RS485还是RS422，需要的是设备共地，否则获取的数据可能不正确，而RS485和RS422这种差分传输的方式还需要考虑终端电阻（作用是为了减弱在通信电缆中的信号反射）的问题。终端电阻只有在长距离或高频信号传输上才需要使用，短距离和低频信号不使用终端电阻。终端电阻接入在最近端和最远端，处于中间部分的节点则不能接入终端电阻，否则将导致通讯出错。
1.2 SPI总线
SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。这里不提SPI传输的协议和工作机制，但是需要各位另外去学习。
| SPI | |
| 信道 | 全双工 |
| 物理协议 | 单端传输 |
| 引脚 | CLK、MOSI、MISO及 CS（片选） |
| 距离 | 若无额外辅助（例如串反射电阻），则只能到达1米左右，距离越远，速率只能降低 |
| 速率 | 最大时钟频率为系统时钟频率的1/2（一般在10Mbps） |
| 稳定性 | 抗噪声干扰性弱 |
| 负载数量 | 允许接多个负载，但传输时需要CS引脚选择通讯的收发器 |
SPI总线一般使用在片内通讯上，较常用的SPI Flash和W5500模块等，主控芯片做主机，主动控制从设备，这也说明了作为从设备无法主动传输数据，在设计通讯的时候需要考虑到。SPI接口有一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。所以在软件上可能需要确保是否接受到数据上花费时间。一般上来说
1.3 IIC总线
IIC（Inter-Integrated Circuit）其实是IICBus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。I2C总线在各种总线中使用信号线最少，并具有自动寻址、多主机时钟同步和仲裁等功能的总线。
| IIC | |
| 信道 | 半双工 |
| 物理协议 | 单端传输 |
| 引脚 | SCL（时钟线），SDA（数据线） |
| 距离 | 若无额外辅助（例如串反射电阻），则只能到达1米左右，距离越远，速率只能降低 |
| 速率 | 快速模式（400Kbit/s）
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| 稳定性 | 抗噪声干扰性弱 |
| 负载数量 | 它支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。 |
IIC和SPI相似，都是用于片内通讯比较多，常用于A/D及D/A转换器，例如触摸屏，温度传感器。IIC总线最主要的优点是其简单性和有效性。下面拿IIC和SPI做对比，能更好的知道两种的优缺点。
- 总线拓扑结构/信号路由/硬件资源耗费：IIC 只需两根信号线，而标准SPI至少四根信号，如果有多个从设备，信号需要更多。一些SPI变种虽然只使用三根线——SCLK，SS和双向的MISO/MOSI，但SS线还是要和从设备一对一根。另外，如果SPI要实现多主设备结构，总线系统需额外的逻辑和线路。用IIC 构建系统总线唯一的问题是有限的7位地址空间，但这个问题新标准已经解决——使用10位地址。从第一点上看，IIC是明显的大赢家。
- 传输速度：如果应用中必须使用高速数据传输，那么SPI是必然的选择。因为SPI是全双工，IIC 的不是。SPI没有定义速度限制，一般的实现通常能达到甚至超过10 Mbps。IIC 最高的速度也就快速+模式（1 Mbps）和高速模式（3.4 Mbps），后面的模式还需要额外的I/O缓冲区，还并不是总是容易实现的。
- 扩展性：IIC的优点是用很轻盈的架构实现了多主设备仲裁和设备路由。SPI的优点在于它的结构相当的直观简单，容易实现，并且有很好扩展性。
无论是SPI还是IIC，都是多用于硬件内部通讯上，若需要长距离的通信，尽量不选择使用者两种接口。
1.4 CAN总线
CAN是控制器域网 (Controller Area Network, CAN) 的简称，我们知道最多的就是用于车载设备。CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。
| CAN | |
| 信道 | 半双工 |
| 物理协议 | 差分传输 |
| 引脚 | CANH，CANL |
| 距离 | 通信距离最远可达10KM |
| 速率 | 40m以内时最高速率1Mbit/s 40~100m时最高500kbit/s 100~500m时最高125kbit/s 500~1000m时最高50kbit/s |
| 稳定性 | 抗噪声干扰性好 |
| 负载数量 | 可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接受数据 |
CAN相比以上的总线存在诸多的优点，但相比其他总线，也存在速率无法过高，协议复杂等缺点。一下列出CAN接口的一些优点：
- 可靠的错误处理和检错机制。
- 发送的信息遭到破坏后，可自动重发。
- 采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作。
- 每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传输的高可靠性，适于在高干扰环境下使用。
- 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其他操作不受影响。
我们也需要考虑到CAN接口的一些局限性，CAN接口的标准帧数据一个数据包只能发送8个字节，而扩展数据帧也能有16个字节，若需要发送大文件（例如多媒体等）时，会造成通讯时间过长的问题。