硬件常见接口

最新推荐文章于 2025-05-08 09:27:41 发布

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#嵌入式硬件

博客介绍了I2C、串口和CAN口的通信知识。I2C通过两根线连接多设备，有通信协议和仲裁机制；串口有不同电平标准，在Linux下使用需设置权限和参数；CAN口是串行通信协议，有仲裁机制和多种报文类型，在Linux系统中作为网络设备管理，有通用开发接口。

I2C——集成电路总线

基本概念

通过两根线SDA,SCL线和很多设备连接，通过一个从机地址寻找设备，发送一个寻址字节来寻找，包含地址位和读写位，从机设备收到后，返回应答信号，这样主从机就可以连接成功。
具体的通信协议需要看对应设备的时序图，SCL是时钟信号，SCL从低到高的瞬间会对SDA进行采样，获取数据，所以SDA在SCL变化之前就需要保持好要发送的电平。
主从设备之间以8位为单位进行双向数据传输。
总线上可以多个主机，多个从机，同一个时刻只能有一个主机，如果有多个主机同时需要通信，就需要冲突检测和仲裁，防止数据混乱。
仲裁就是主机发一个1出去，再比较总线上电平，如果是1说明仲裁赢了，可以继续发数据，如果为0，说明仲裁输了，不能再发数据了。
I2C标准100kbit/s，快速400kbit/s,告诉3.4Mbit/s，总线上设备数量受限于电容，可以通过增加总线驱动器增加设备数量。
空闲时间：SDA和SCL都高，
起始条件：SDA由高变低时候就是起始
终止条件：SDA由低到高时候就是终止
传输结束，从设备拉低SDA，返回应答信号
一对设备通信时候，其他无法使用，传输结束后再次空闲
每传输完一字节之后，都需要一个响应信号，分为两种，一种叫应答（低电平），非应答（高电平）
I2C：双向、双线、半双工、串行、同步、近距离
电平3.3v为1，0v为0，还有高阻态为空闲

串口

基本概念

TTL电平（0 ~ 5）、232电平（-15 ~ 15）、USB转TTL
异步串行，全双工
232芯片：max232， usb转ttl芯片：ch340，ft232、cp2102
通常配置0位校验，8位数据，1位停止
波特率，每秒钟发送的数据位数

linux下串口

linux的设备都是抽象成文件，设备位于/dev下面，ttys0，ttys1
用之前需要给权限
用的时候，先开串口，获得文件描述符
然后设置参数
然后读写

CAN口（controler area network）

基本概念

CAN总线上电平称为隐形和显性：
CAN_H = 2.5v， CAN_L = 2.5v，差值为0，隐形电平，代表逻辑1
CAN_H = 3.5v， CAN_L = 1.5v，差值为2，显形电平，代表逻辑0
它是串行数据通信协议，继承了物理层和数据链路层
有多个设备时，需要仲裁机制，采用载波监听多路访问，报文标识符逐位仲裁
国际标准：ISO11898（高速），ISO11519（低速）
特点：多主，不分主从；区分优先级，通过非破坏位仲裁机制；可以点对点、一对多，广播；节点数可到110个；段帧，一帧8个有效字节，每帧都校验，严重错误下可自动关闭总线
can报文：
（1）数据帧发送数据
（2）远程帧向其他节点请求发送同一标识符(ID)的数据帧
（3）错误帧指明已检测到总线错误
（4）超载帧在数据帧（或远程帧）之间

linux下can

在 Linux 系统中， CAN 总线接口设备作为网络设备被系统进行统一管理，可以通过ifconfig看到can的信息
可以通过IP命令来配置can速率

ip link set can0 type cantq 125 prop-seg 6phase-seg1 7 phase-seg2 2 sjw 1

查询can参数：

ip -details link show can0

使能和关闭can：

ifconfig can0 up 或 ip link set up can0
ifconfig can0 down 或 ip link set can0 down

显示can数据：

candump can0

Linux 提供了SocketCAN 接口，使得 CAN 总线通信近似于和以太网的通信，应用程序开发接口更加通用，也更加灵活。

使用步骤：
（1）创建socketCAN套接字，绑定
（2）数据通信都是用结构体

struct can_frame {
canid_t can_id;//CAN 标识符
__u8 can_dlc;//数据场的长度
__u8 data[8];//数据
};

（3）都是面对文件描述符进行操作了，可以用read和write，也可以用socket的send和recv