一.IIC总线

基础特性：

• 两根通信线：SCL、SDA
• 同步，半双工
• 总线挂载多设备（一主多从，多主多从）

配置特性：

• SCL、SDA配置为开漏输出
• SCL、SDA带上拉电阻（一般4.7K）

 时序特性：

• 起始条件：SCL:High，SDA:High->Low
• 终止条件：SCL:High，SDA:Low->High
• 发送：Master->SCL:Low->SDA高位先行->SCL:High->Slave
• 接收：Slave->SCL:Low->SDA高位先行->SCL:High->Master

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二.SPI总线

基础特性：

• 四根通信线：SCK，MOSI，MISO，SS
• 同步，全双工
• 支持总线挂载多设备（一主多从）

配置特性：

• 主机引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚
• 输出引脚->推挽输出，输入引脚->浮空或上拉输入

 时序特性：

• 起始条件：SS从高电平切换到低电平
• 终止条件：SS从低电平切换到高电平
• 三种模式：1.CPOL=0,CPHA=1；2.CPOL=1,CPHA=0；3.CPOL=1,CPHA=1

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三.串口通信

基础特性：

• 两根通信线：TX，RX；一根参考线：GND
• 同步或异步，全双工
• 点对点

 配置特性：

• 交叉连接
• 电平标准一致（TTL电平，RS232电平，RS485电平等）
• 波特率，起始位，数据位，校验位，停止位

 时序特性：

正逻辑时：

• 起始位：一位时间的低电平
• 停止位：一位或多位的高电平
• 低位先行

负逻辑时起始位和停止位电平相反。

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四.CAN总线

基础特性：

• 两根通信线：CAN_H、CAN_L
• 异步，半双工
• 差分电平
• 可挂载多设备，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序

 配置特性：

• CAN控制器引出的TX和RX与CAN收发器相连，CAN收发器引出的CAN_H和CAN_L分别与总线的CAN_H和CAN_L相连
• 高速CAN使用闭环网络，CAN_H和CAN_L两端添加120Ω的终端电阻
• 低速CAN使用开环网络，CAN_H和CAN_L其中一端添加2.2kΩ的终端电阻

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 时序特性：

• 11位/29位报文ID
• 差分信号（VCAN_H-VCAN_L）：
  • 高速CAN规定：
    • 电压差为0V时表示逻辑1（隐性电平）
    • 电压差为2V时表示逻辑0（显性电平）
  • 低速CAN规定：
    • 电压差为-1.5V时表示逻辑1（隐性电平）
    •  电压差为3V时表示逻辑0（显性电平）
• 帧类型：
  • 数据帧
  • 遥控帧
  • 错误帧
  • 过载帧
  • 帧间隔
• 位填充：
  • 发送方每发送5个相同电平后，自动追加一个相反电平的填充位，接收方检测到填充位时，会自动移除填充位，恢复原始数据

• 数据帧：
  • SOF（Start of Frame）：帧起始，表示后面一段波形为传输的数据位
  • ID（Identify）：标识符，区分功能，同时决定优先级
  • RTR（Remote Transmission Request ）：远程请求位，区分数据帧和遥控帧
  • IDE（Identifier Extension）：扩展标志位，区分标准格式和扩展格式
  • SRR（Substitute Remote Request）：替代RTR，协议升级时留下的无意义位
  • r0/r1（Reserve）：保留位，为后续协议升级留下空间
  • DLC（Data Length Code）：数据长度，指示数据段有几个字节
  • Data：数据段的1~8个字节有效数据
  • CRC（Cyclic Redundancy Check）：循环冗余校验，校验数据是否正确
  • ACK（Acknowledgement）：应答位，判断数据有没有被接收方接收
  • CRC/ACK界定符：为应答位前后发送方和接收方释放总线留下时间
  • EOF（End of Frame ）：帧结束，表示数据位已经传输完毕
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• 遥控帧：
  • 无数据段，其他部分与数据帧相同
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• 错误帧：
  • 总线上所有设备都会监督总线的数据，一旦发现“位错误”或“填充错误”或“CRC错误”或“格式错误”或“应答错误” ，这些设备便会发出错误帧来破坏数据，同时终止当前的发送设备
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• 过载帧：
  • 当接收方收到大量数据而无法处理时，其可以发出过载帧，延缓发送方的数据发送，以平衡总线负载，避免数据丢失
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• 帧间隔：
  • 将数据帧和远程帧与前面的帧分离开
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五.ModBus总线

基础特性：

• 分类：
  • Modbus ASCII：基于串行通信的文本协议。
  • Modbus RTU ：基于串行通信的二进制协议。
  • Modbus TCP/IP：基于以太网的协议。（TCP/IP 协议栈）

  • Modbus-PLUS：高速现场总线网络。

• 一主多从，可以有多达247个从设备

 配置特性：

• 功能码：公共功能码、用户定义功能码和保留功能码。
  • 0 类功能码：最常用功能码

    • 3	读取多寄存器
      16	写入多寄存器

  • 1 类功能码：

    • 1	读取线圈
      2	读取离散量输入
      4	读取输入寄存器
      5	写入单个线圈
      6	写入单个寄存器
      7	读取异常状态（仅限串行）

  • 2 类功能码：

    • 15	写入多个线圈
      20	读取文件记录
      21	写入文件记录
      22	屏蔽写入寄存器
      23	读取/写入多个寄存器
      24	读取

 时序特性：

• 数据格式：固定长度，由地址、功能码、数据和一个错误校验字段组成。
  • 帧结构 = 地址 + 功能码+ 数据 + 校验
    • ​​​地址域：1 字节，即从机设备地址，通常 1-247 为有效地址，0 为广播地址
    • 功能码：1 字节，表明主机请求数据的类型。
    • 数据：N 字节，包含寄存器地址和寄存器数据等。
    • 差错校验：对数据进行冗余校验的结果，CRC 或 LRC。

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