常用的通信接口有哪些？詳解分析

常用的通信接口有以下幾種：PCI接口，這種接口的顯卡已經(jīng)不多見了，只有較老的PC上才有，廠商也很少推出此類接口的產(chǎn)品。PCIE接口，這是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來的名稱為“3GIO”，是由英特爾提出的。它代表著下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。目前最新的版本為PCI-E 2.0，主要在數(shù)據(jù)傳輸速度上做出了重大升級(jí)，即從以前的2.5Gbps總線頻率翻倍至5.0Gbps。

還有串行接口，又稱“串口”，也稱串行通信接口，是采用串行通信方式的擴(kuò)展接口。常見的有一般電腦應(yīng)用的RS-232(使用 25 針或 9 針連接器)和工業(yè)電腦應(yīng)用的半雙工RS-485與全雙工RS-422。

UART，全稱Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)器，是一種常用的串行通信協(xié)議設(shè)備。它分為RS-232、RS-485等類型，特點(diǎn)是傳輸速率較慢，但距離較遠(yuǎn)，通常用于長(zhǎng)距離的通信。USART，全稱Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步和異步收發(fā)器。它既可以當(dāng)做異步通信協(xié)議設(shè)備，也可以當(dāng)做同步通信協(xié)議設(shè)備，其傳輸速率通常比UART快。

同步串行接口類的有SPI，全稱Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口，是一種高速、全雙工、同步的通信總線，常用于微控制器和存儲(chǔ)器等之間的通信。IIC，全稱Inter-Integrated Circuit，集成電路總線，是一種雙向、兩線制的同步串行總線，常用于低速的數(shù)據(jù)傳輸，如傳感器、存儲(chǔ)卡等之間的通信。

還有計(jì)算機(jī)常用的RS-232，全稱是EIA RS-232，它是一種異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口，是常用的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)之一。特點(diǎn)是傳輸速率較慢但可靠性較高，常用于連接計(jì)算機(jī)和調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備之間的通信。RS-485，全稱是EIA RS-485，它也是一種常用的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)之一。特點(diǎn)是傳輸速率較慢但可靠性較高，常用于連接計(jì)算機(jī)和調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備之間的通信。

接下來挑選大家常用的幾個(gè)通信接口進(jìn)行說明，詳細(xì)介紹一下這些通信接口。

電腦內(nèi)部和一些高端儀器儀表上面常見的PCIe接口，全稱PCI-Express，是由PCI-SIG組織發(fā)布的一種用于替代PCI總路線的新一代高速串行總線與接口。在硬件上，PCIe接口有M.2接口形式和PCle標(biāo)準(zhǔn)插槽兩種存在形式。它具有高帶寬、高速率、低延遲、高可靠性、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于顯卡、固態(tài)硬盤(PCle接口形式)、無線網(wǎng)卡、有線網(wǎng)卡、聲卡、視頻采集卡等設(shè)備之間的連接。

PCIe插槽有x1、x2、x4、x8、x12、x16和×32共計(jì)7種版本，對(duì)應(yīng)1/2/4/8/12/16/32通道。在目前的主板上，PCIe插槽主流的版本主要集中在PCI-Ex1/x4/x8/x16四種。

PCIe作為高速差分串行接口，用于替代PCI單端并行接口。在進(jìn)行物理層信號(hào)測(cè)試時(shí)，不同于PCI利用同步時(shí)鐘(33MHz)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，PCIe通過高達(dá)2.5Gbps的速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行收發(fā)操作，硬件測(cè)試時(shí)主要關(guān)注其參考時(shí)鐘(100MHz)和差分收發(fā)信號(hào)(2.5Gbps或5Gbps)。

PCIe接口硬件特性非常復(fù)雜，包括基本標(biāo)準(zhǔn)(Base)和CEM標(biāo)準(zhǔn)(Card Electromechanical)。前者主要描述PCIe的基本結(jié)構(gòu)、協(xié)議、鏈路層、物理層以及軟件接口，適用于所有PCIe接口;后者重點(diǎn)關(guān)注PCIe接口在PCI桌面/服務(wù)器中的應(yīng)用策略，包括各種類型的插卡的定義與使用等。兩個(gè)規(guī)范互有關(guān)聯(lián)。要理解芯片級(jí)互連的硬件(電氣)特性要求，需要深入分析兩個(gè)規(guī)范。

UART，全稱Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，是一種常見的串行通信協(xié)議設(shè)備，常用于主機(jī)和輔助設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。UART的工作原理是基于異步通信方式，異步通信是指數(shù)據(jù)的傳輸不需要時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，而是使用起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位來確定數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束。UART有兩種常見的通信方式：全雙工和半雙工。在全雙工通信中，主機(jī)和輔助設(shè)備可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。而在半雙工通信中，主機(jī)和輔助設(shè)備交替進(jìn)行發(fā)送和接收。UART在嵌入式系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，它可以用于與各種外部設(shè)備進(jìn)行通信，例如傳感器、LCD顯示屏、無線模塊等。通過使用UART通信，嵌入式系統(tǒng)可以與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。

SPI，全稱Serial Peripheral Interface，即串行外圍設(shè)備接口，是一種高速、全雙工、同步的通信總線，常用于微控制器和其外圍設(shè)備之間的通信。

SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM、FLASH、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。它是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的一種同步串行接口技術(shù)。SPI總線系統(tǒng)是主從結(jié)構(gòu)的，通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備。它通過四根線進(jìn)行通信：串行時(shí)鐘(SCK)、主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入(MOSI)、主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出(MISO)以及從設(shè)備選擇(NSS)。

SPI通信協(xié)議支持多種數(shù)據(jù)傳輸模式，包括單向傳輸、雙向單線傳輸和雙向雙線傳輸。同時(shí)，它支持8或16位傳輸幀格式選擇，主或從操作，多主模式以及動(dòng)態(tài)改變主/從操作模式等特性。現(xiàn)在越來越多的芯片集成了SPI這種通信協(xié)議，例如STM32也有SPI接口。這主要是因?yàn)镾PI接口在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便。