RS232串口通信
传输线有两根,地线一根。电平是负逻辑:
-3V~-15V逻辑“1”,+3V~+15V逻辑“0”。
RS-232串口通信传输距离15米左右。可做到双向传输,全双工通讯,传输速率低20kbps 。
下图是DB9公头和母头的定义,一般用的最多的是RXD、TXD、GND三个信号。
TTL和RS-232互转
单片机接口一般是TTL电平,如果接232电平的外设,就需要加TTL转RS232的模块。如下图,可用芯片MAX232进行转换。
RS422串口通信
RS-422有4根信号线:两根发送、两根接收和一根地线,是全双工通信。
它有一个主设备,其余为从设备,从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。
RS485串口通信
RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。
采用两线半双工传输,最大速率10Mb/s,电平逻辑是两线的电平差来决定的,提高抗干扰能力,传输距离长(几十米到上千米)。
+2V~+6V逻辑“1”,-2~-6V逻辑“0”。
TTL转成RS-485很常见,比如MAX485,参考电路如下
RE引脚:接收器输出使能(低电平有效)。
DE引脚:发送器输出使能(高电平有效)。可以直接通过MCU的IO端口控制。
TTL
嵌入式里面说的串口,一般是指UART口。4个pin(Vcc,GND,RX,TX),用TTL电平。
PC中的COM口即串行通讯端口,简称串口。9个Pin,用RS232电平。
串口、COM口是指的物理接口形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指电平标准(电信号)。
单片机与PC通讯示意图如下:
CAN总线
CAN是控制器局域网络的简称,是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。CAN总线的功能复杂且智能。主要用于汽车通信。
CAN总线网络主要挂在CAN_H和CAN_L,各个节点通过这两条线实现信号的串行差分传输,为了避免信号的反射和干扰,还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。
每一个设备既可做主设备也可做从设备。CAN总线的通信距离可达10千米(速率低于5Kbps),速度可达1Mbps(通信距离小于40M)。
CAN电平逻辑
CAN总线采用"线与"的规则进行总线冲裁,1&0为0,所以称0为显性,1为隐性。
从电位上看,因为规定高电位为0,低电位为1,同时发出信号时实际呈现为高电位,从现象上看就像0覆盖了1,所以称0为显性,1为隐性。
USB通信串行总线
USB接口最少有四根线,其中有两根是数据线,而所有的USB数据传输都是通过这两根线完成。它的通信远比串口复杂的多。
两根数据线采用差分传输,即需要两根数据线配合才能传输一个bit,因此是半双工通信,同一时间只能发送或者接收。
USB 规定,如果电压电平不变,代表逻辑1;如果电压电平变化,则代表逻辑0。
USB转TTL
一般USB转串口都是用CH340G芯片。
用串口通信比USB简单,因为串口通信没有协议。
SD卡
SD卡是一种存储卡,可用于手机作为内存卡使用。
嵌入式中,单片机与SD卡通信有两种模式:
SPI总线通信模式
SD总线通信模式
值得注意的是,SD总线模式中有4条数据线;SPI总线模式中仅有一条数据线(MOSI和MISO不能同时读数据,也不能同时写数据);这样在嵌入式中,单片机与SD卡通信时采用SD总线模式比SPI总线模式速度快几倍。
DMA直接存储器访问
DMA是STM32内的一个硬件模块,它独立于CPU,在外围设备和内存之间进行数据传输,解放了CPU,可使CPU的效率大大提高。
它可以高速访问外设、内存,传输不受CPU的控制,并且是双向通信。因此,使用DMA可以大大提高数据传输速度,这也是ARM架构的一个亮点——DMA总线控制。
DMA就相应于一条高速公路,专用、高速的特性。如果不使用DMA,也可以达到目的,只是达到目的的时间比较长。