3、嵌入式系统通信协议、架构与开发工作流解析

嵌入式系统通信协议、架构与开发工作流解析

1. 接口与外设通信协议

在嵌入式系统中，与外设进行通信是一项至关重要的任务，不同的通信协议适用于不同的场景和需求。

1.1 SPI（Serial Peripheral Interface）

SPI 是一种与经典 UART 通信不同的方法，于 20 世纪 80 年代末推出。它旨在通过引入以下改进来取代与外设的异步串行通信：
- 串行时钟线：用于同步通信端点。
- 主从协议：主设备（通常是微控制器）与一个或多个从设备共享总线。
- 同一三线总线上的一对多通信：通过单独的从设备选择（SS）信号来寻址每个连接到总线的从设备。

SPI 总线使用两个独立的信号进行数据传输（每个方向一个）和一个共享的时钟线来同步通信两端。由于时钟线由主设备生成，数据传输更加可靠，能够实现比普通 UART 更高的比特率。SPI 的一个关键优势是从设备设计的低复杂性，甚至可以简单到一个移位寄存器。它常用于传感器设备、LCD、闪存控制器和网络接口等。

1.2 I2C（Inter-Integrated Circuit）

I2C 相对复杂一些，它的设计目的是在同一两线总线上互连多个微控制器和多个从设备。这两条信号是串行时钟（SCL）和串行数据（SDA）。与 SPI 或 UART 不同，I2C 总线是半双工的，即两个方向的数据流共享同一信号。得益于协议中包含的 7 位从设备寻址机制，它不需要额外的信号来选择从设备。在总线争用的情况下，只要系统中的所有主设备遵循仲裁逻辑，同一线路上允许多个主设备。

1.3 USB（Universal Serial Bus） </