串行总线总结

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1、SPI、CAN、I2C总线总结一、SPI总线（serialperipheralinterface）SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线,它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。(所有从设备共用数据输入，数据输出，时钟信号线，但是每个设备必须有独立的片选信号线)。优点：不需要进行寻址操作，且为全双工通信，效率高。缺点：没有应答机制，不知道

2、是否收到数据；多个设备接到同一个SPI数据线时必须相同数量的片选信号线。二、CAN总线(Controllerareanetwork)CAN是ISO认证的国际标准化串行通信协议。CAN协议中，所有的消息都以固定的格式发送。和总线连接的单元没有I2C类似的“地址”信息，但是每个单元都要有相同的通信速率。CAN总线是可同时连接多个单元总线，可以连接的单元总数理论上是没有限制的，理论上，CAN总线上的节点数几乎不受限制，可达到2000个，实际上受电气特性的限制，最多只能接100多个节点。三是实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电器负载的限制。降低通信速率，可连接的单元数增加；

3、提高通信速率，则可连接的单元数减少。CAN协议覆盖了ISO规定的OSI基本参照模型中传输层、数据链路层和物理层。数据链路层分为MAC层和LLC子层。MAC子层是CAN协议中核心部分。数据链路层的功能是将物理层收到的信号组织成有意义的消息，并提供传输错误控制等传输控制的流程。具体就是消息的帧化、仲裁、应答、错误的检测和报告。数据链路层的功能通常在CAN控制器的硬件中执行。物理层定义了信息实际的发送方式，位时序、位的编码方式及同步的步骤，具体信号的电平、通信速度、驱动器和总线电器特性由用户根据需求自行确定。但是ISO定义了两种不同物理层，一种是通信速度是最高1Mbps,总线最

4、大长度是40m，最大连接数为30；另一种是通信速度最高是125kbps，但是总线长度可达1000m，最大连接数为20。当两个以上的单元同时发送消息时，根据标识符（ID）来决定优先级，ID并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上单元同时发送消息时，对各个消息的ID每位进行逐个仲裁比较，仲裁获胜的单元可以继续发送消息。ID给出的不是目标节点地址，而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送，所有节点都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息。CAN总线通信是依靠5种帧进行的。数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧和帧间隔。其中数据帧和遥控帧有标准

5、格式和扩展格式，标准格式有11个位的标识符（ID），扩展格式有29个位的ID。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。CAN的报文格式　　在总线中传送的报文,每帧由7部分组成。CAN协议支持两种报文格式,其唯一的不同是标识符(ID)长度不同,标准格式为11位,扩展格式为29位。在标准格式中,报文的

6、起始位称为帧起始(SOF),然后是由11位标识符和远程发送请求位(RTR)组成的仲裁场。RTR位标明是数据帧还是请求帧,在请求帧中没有数据字节。控制场包括标识符扩展位(IDE),指出是标准格式还是扩展格式。它还包括一个保留位(ro),为将来扩展使用。它的最后四个字节用来指明数据场中数据的长度(DLC)。数据场范围为0～8个字节,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查(CRC)。应答场(ACK)包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平(逻辑1),这时正确接收报文的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它。用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。报

7、文的尾部由帧结束标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位,如果这时没有站进行总线存取,总线将处于空闲状态。一、I2C总线（InterIC）I2C总线是一个多主机的总线，可以连接多于一个能控制总线的器件到总线。是一种双向两线总线，包括一条串行数据线（SDA）,一条串行时钟线（SCL），总线空闲时这两条线路都是高电平。接到I2C总线的设备都有唯一的地址标识。每种使用I2C总线的设备地址由I2C总线委员会分配。特性：1、片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整。2、连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限