常见硬件接口的区别

一、UART、I2C 和 SPI 是单片机系统中最常用的三种硬件通信协议

起始信号、数据信号、停止信号

UART 每个字节中，都有一个起始位、8 个数据位、1 位停止位。

而 I2C 分为起始信号、数据传输部分、停止信号。其中数据传输部分，可以一次通信过程传输很多个字节，字节数是不受限制的，而每个字节（8位）的数据最后也跟了一位，这一位叫做应答位，通常用 ACK 表示，有点类似于 UART的停止位。

UART起始信号：UART 通信是从一直持续的高电平出现一个低电平标志起始位；

I2C起始信号：I2C通信的起始信号的定义是 SCL 为高电平期间，SDA 由高电平向低电平变化产生一个下降沿，表示起始信号

UART数据传输：首先，UART 是低位在前，高位在后。通信数据位是固定长度，波特率分之一，一位一位固定时间发送完毕就可以了。

I2C数据传输：I2C 通信是高位在前，低位在后。I2C 没有固定波特率，但是有时序的要求，要求当 SCL 在低电平的时候，SDA 允许变化，也就是说，发送方必须先保持 SCL 是低电，平，才可以改变数据线 SDA，输出要发送的当前数据的一位；而当 SCL 在高电平的时候，SDA 绝对不可以变化，因为这个时候，接收方要来读取当前 SDA 的电平信号是 0 还是 1，因此要保证 SDA 的稳定。

UART停止信号：UART 通信的停止位是一位固定的高电平信号；

I2C停止信号：I2C 通信停止信号的定义是 SCL 为高电平期间，SDA 由低电平向高电平变化产生一个上升沿，表示结束信号

I2C寻址模式

I2C 通信的起始信号(Start)后，首先要发送一个从机的地址，这个地址一共有 7位，紧跟着的第 8 位是数据方向位(R/W)，“0”表示接下来要发送数据（写），‘“1”表示接下来是请求数据（读）。当我们发送完了这 7 位地址和 1 位方向后，如果发送的这个地址确实存在，那么这个地址的器件应该回应一个 ACK（拉低 SDA 即输出“0”），如果不存在，就没“人”回应 ACK（SDA将保持高电平即“1”）。

MODBUS

1. 1. 数据格式：

帧头	模块地址	功能代码	数据	CRC16校验	帧尾
≥3.5字符	1字节	1字节	0到252字节	2字节	≥3.5字符

0x01,        /*读线圈状态（读多个输出位的状态）*/

0x02,       /*读输入位状态（读多个输入位的状态）*/

0x03,   /*读保持寄存器（读多个保持寄存器的数值）*/

0x04,     /*读输入寄存器（读多个输入寄存器的数值）*/

0x05,       /*强制单个线圈（强制单个输出位的状态）*/

0x06,   /*预制单个寄存器（设定一个寄存器的数值）*/

0x0F,     /*强制多个线圈（强制多个输出位的状态）*/

0x10 /*预制多个寄存器（设定多个寄存器的数值）*/

• 二、TTL、RS232、RS485、RS422、RJ45接口的特点

TTL（电平信号）：串行通信接口、半双工

RS232（电平信号）：串行通信接口、半双工（可以同时进行数据的发送和接收）

1、RS232是负逻辑:TXD 和 RXD 的电压-5V到-15V代表高电平（1），5V到15V代表低电平（0）。

2、接收数据(RXD)：它的作用是串口数据接收端。

3、发送数据(TXD)：它的作用是串口数据输出端。

5、信号地线(SG)：接地端。

RS422（差分信号）:全双工（可以同时进行数据的发送和接收）

四线：两根发送信号线（TXD+和TXD-）和两根接收信号线（RXD+和RXD-）。

正电平在+2～+6V，负电平在-2～6V

RS485（差分信号）:半双工

两线：A、B或D+、D-。

RS485逻辑:电压在2V到6V之间(1)，-2V到-6之间(0)。

RJ45

RJ45头根据线序分为两种：

T568B（只用了四根线）是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕，10/100全半双工。（6脚绿线接收信号负极-RX，3脚绿白线接收信号正极+RX，2脚橙线发送信号负极-TX，1脚橙白线发送信号正极+TX）

T568A是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕，10/100/1000M全半双工。

RJ45接口有两类：用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE类型，还有用于交换机等的DCE类型。

DTE：数据终端设备 主动通信设备

DCE：数据通信设备 被动通信设备

当两个类型一样的设备使用RJ45接口连接通信时，必须使用交叉线连接。

• 直连线互连 
  网线的两端均按 T568B 接 ,用于连接主机和设备，即DTE与DCE。
• 交叉互连
• 网线的一端按 T568B 接，另一端按 T568A 接，用于连接主机与主机，或者设备与设备