第十一节 电的连接线 通讯协议 总线 接口

明确一件事情，此篇不写很准确的名词定义，而是用通俗易懂的方式理解一些电气概念，有了基本的轮廓概念之后，请大家回溯所学过的知识，进行批判性理解。

任何事情正确性都是相对的，也都有一定的适用范围。知识是有边界的。

我们还是在入门级别讲一些东西，打基础。

电是需要用电线之类的导体（可以通过电的物体）来输送。犹如水用水管来输送。

像水车这个靠水驱动的设备，大家试想下，水不流动了，水车也就不动了。但是水车是不知道自己不动了的。也就是它是一个完全被动型的设备。

 

实际上，大部分物体都是这种，环境、外部物体对它施加一个力量，它就做出个简单的反应。

很多童鞋，被填鸭式的教育，死记硬背式的教育变得很像水车了，而是我们要深层次的理解下，我们已经被教育成这个样子的，是否需要做出一些思维模式的改变？

这里说两个比较有名的句子，具体那位老大说的，自行搜索。

1、大胆假设、小心求证

2、没有调查就没有发言权

保持好奇心，要记得我们见到的任何见怪不怪的东西，都不简单。任何一个名词、经验、名句、公式、定理、定律延伸开来思考会是无穷无尽。

 

“一定是这样，因为公式就是这样的。”

”你一定错了，因为爱因斯坦早就说过了。”

经常我们听到类似以上两句的言论，很多人喜欢先列个权威，让人无从质疑，然后巴拉巴拉一通。爱因斯坦一生说了很多话，不是每句话都是对的，公式定理就是用来打破的，不然科学也不会再进步。

但是往往你确认一件事情的时候，你已经错了，大部分情况实际都是薛定谔的猫，是死是活？

所以我们所学的任何知识只是一种参考，而非绝对。

现在我们知道了有种东西是被动式的物体。这个概念很重要，你对着石头说话，它一般是不会给你反馈的。

妈妈说：“小明”，小明回答：“听到了”。两个人的对话，是有反馈的，这叫做应答。

你对旺财说：“过来”，旺财摇着尾巴跑了过来，这也是一个主动的反馈。

 

实际上相互交流，智能点就是有问有答，输入输出。

对付呆瓜，不需要回答，那就是下命令，输出；

还有一种情况是，你很忙，不想回答，有个话痨在你耳朵旁边喋喋不休，很烦，这个就是输入。

上面就是通讯最基本的三种方式。

你是中国人，你的朋友是俄罗斯人，你不懂俄语，朋友不懂中文，但都懂点英语。

你们约定好，用英语交流，这就是通讯协议。

我们看书上的通讯协议，有长短码，包头、包尾，结束符之类的东西（设备、智能芯片等等），实际就是用电线连接的两头的设备，不把协议规定好，相互之间通讯不说统一的语言，根本没法交流。现在我们要跑出来，先不管书上犹如密码一样的各种字符、图形，就依照实际我们的生活去理解，简单。

电一般需要用电线来传输。较真的开始说了，手机不用电线也能打电话接收发送电信号。

好，我服你较真的性格，那么换种说法，电需要能够导电的物质(介质）来传输，再较真，为什么太空也能传输电，去问麦克斯韦、爱因斯坦、特斯拉、波尔等等老人家吧！他们最近在平行宇宙另一边比较闲，与他们相比犹如蝼蚁与太阳的差距，所以就不深入下去，我们继续入门学习。

简单点，两个物体需要通讯，那么仅仅围绕线这个问题。学是为了用，那么我们继续通讯的话题。

以目前个人理解，除去无线电（无线传输电）再除去两边都是呆瓜的设备之间的连线。

稍微智能点的电器设备（芯片）之间连接，比较复杂点，相互间有通讯协议的连线，就是总线

实际总线这个名词是经不起推敲的，任何连线几乎都得有协议（电流、电压、功率、频率等等）个人理解，就是设备之间的连线电线，有些需要几根线相互配合才能正常传输特定的电信号。然后给这组线起了个名字叫总线。

总线又通分为两种串行总线、并行总线

我们可以把总线看成车道，轿车看成电信号数据，单行道、双向单车道都属于串行，只能一辆辆车跟随通过。

多车道属于并行，可以并排着过车。

 

记得所有的名词都是特例，例如当我们说到总线时，仅仅代表某一类的连接线路。还是那句话，电气设备需要我们提供什么，我们就给他什么，最终组合起来能够工作，就证明我们的连接线，元器件选型是对的。不必纠结于名词。

举例，例如两个设备需要I2C总线通讯，那我们就按照I2C总线的协议，要求连上就好了。

说到这里，就得说几种常用的总线了。

先说几种串行总线（连接线数少，容易实现，速度比并行线慢）

总结常用的就是一根线、两根线、三根线、四根线、八根线

一根线：单总线

两根线：I2C总线，CAN总线，485总线，USB等

三根线：RS232(常用连接三根线 TX RX GND）

四根线：SPI总线（SCK MISO MOSI CS）

八根线：网线（实际网线省掉4根，只用其中四根线也可以，速度慢一些，千兆网必须8根线）

对电子工程师，实际上相对简单，就是把这几根线连接到两个设备或者芯片上，总线对嵌入式软件工程师，就是比较头痛的操作，首先必须了解协议细节，才能写出可以通讯的程序来。

I2C 连接设备的接线方式

以I2C 接口为例，对硬件来说，就是两根线，可以连接到很多设备上，并且需要在每根线上接上一个电阻到电源（必须有）

I2C连接芯片的方式，实际把芯片看出设备，设备看出芯片也一样

STM32F407ZGT6 芯片实物图

焊在板子上的样子

画的焊接的位置（这是pcb的图面 2D 方式 上图是3D方式，实际代表一个东西）

放大后就可以看到SCL SDA两个引脚

这是一个芯片 stm32F407ZGT6

 

放大之后，看到它的139 140是I2C的引脚，也就是这两个脚支持I2C通讯

 

将上面两个芯片的 SCL SDA用走线连起来，然后在这两根线上焊上两个电阻 R417 R477 （这两个电阻一边接5V 两位一边分别接SCL SDA），对硬件来说实际工作已经完成了，制作出完整的板子后，交给软件工程师写嵌入式程序（往STM32F407 里面写程序，具体方式后续开源平台会讲）。

实物是这样的

无论是pcb（印制电路板实际就是在一个板子两面都有铜皮，把铜皮用药水腐蚀掉不用的，留下有用的一根根线）上的走线还是排线，目的就是把一堆器件连在一起，能够通过电信号。

最后，就是接口了，对硬件来说，所有的插座都是接口，排线或者其他种类的线材就是连接接口的。接口、接口就是相互能够连接的开口（插座口）非常直白的表示。

但是对软件来说，接口不是像实物这样，你可以理解程序接口是两段程序相互通讯的中间一段程序代码。

 

你可能存在的疑问：

1、I2C SPI 到底是什么？

2、pcb是什么，pcb上的走线是怎么走的？

3、很多图，但是感觉图总是和自己隔着一层，不好理解。

 

总结下：

任何设备能够正常通讯大部分需要线连接，通讯协议就是两个设备能够应答定义的共同语言，总线就是一类连接线路的统称，接口就是接口，连接口的意思。

学习带着问题去学，永远是会有疑问的，你可以网上搜索下这些接口的英文名词，加深理解，对比思考，看起来简单的一个名词，实际上都需要一个大部头的书籍才能讲清晰，特别是涉及通讯协议的内容。

例如下面的书：

 

很多时候大家看书看不懂，最主要的原因是，一个自然段大量的抛出专业名词，实际大部分专业名词可能倾尽一位科学大家的毕生精力，不是你理解能力差，而是功夫下的少。

贴近硬件的嵌入式工程师，大部分时间查询资料就是在看通讯协议，与各种接口打交道。你对各种协议了解的越多，出错越少。水平也会越来越高。

本节结束。