STM32通信协议全面综述

1 通信协议概述

通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统，实现多模块互联

通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发

已知单片机内部有很多功能模块：PWM输出，TIM计数，AD采集等等，这些都是芯片内部的电路，这些电路的配置寄存器，数据寄存器都在芯片里面，使用这些功能只需要操作这些寄存器就可以了。但是也有些功能是STM32内部没有的比如：想要蓝牙无线遥控功能，想用WiFi进行远程数据传输，陀螺仪加速度计测量姿态的功能等等。STM32没有，所以就只能外挂芯片来完成，而这些芯片的数据都在STM32的外面，STM32要想获取这些数据就需要我们在这两个设备之间，连接一根或者多跟通信线，通过通信线路发送或者接收数据，完成数据交换，从而实现控制外挂模块和读取外挂模块数据的目的。

2 通信协议简介

名称	引脚	双工	时钟	电平	设备
USART	TX,RX	全双工	异步	单端	点对点
I2C	SCL,SDA	半双工	同步	单端	多设备
SPI	SCLK,MOSI,MISO,CS	全双工	同步	单端	多设备
CAN	CAN_H,CAN_L	半双工	异步	差分	多设备
USB	DP,DM	半双工	异步	差分	点对点

2.1模块引脚简述

各个通信模块的引脚，数据按照协议的规定在这些引脚上进行输入和输出，从而实现通信。

USART有两个引脚：TX（Transmit Exchange）数据发送引脚，RX（Receive Exchange）数据接受引脚。

I2C有两个引脚：SCL（Serial Clock）时钟引脚，SDA（Serial Date）是数据。

SPI通信有四个引脚：SCLK（Serial Clock）时钟,MOSI(Master Output Slave Input)主机输出数据引脚，MISO（Master InputSlave Output）主机输入数据引脚，CS(Chip Select)是片选，用于指定通信的对象。

CAN通信：CAN_H和CAN_L，这两个是差分数据引脚，用两个引脚表示一个差分数据。

USB通信：DP（Data Positive）和DM（Data Minus）,也可以叫D+和D-，也是一对差分数据引脚。

2.2单工与双工通信模式

按照通信中数据传输的方向和时间，可以分为单工通信，双工通信两种方式，其中双工通信又可以分为全双工通信和半双工通信两种。

（1）单工通信：数据只能朝着一个固定方向传输，不能反向。

（2）半双工通信：数据可以两个方向传输，但是同一时刻只能有一个方向的数据传输。一般只有一根数据线，CAN和USB两根差分线也是组合成一根数据线。

（3）全双工通信：数据可以同时进行双向传输，即同一时刻可以有两个方向的数据同时传输。一般有两根数据线发送和接收。

2.3同步和异步通信

按照时钟的控制方式，可以分为同步通信和异步通信两种方式。

同步通信指的是收、发双方使用同一个时钟控制数据的发送和接收，以达到发送方和接收方完全同步。同步通信中，发送方在发送数据时，要在数据前加一个同步字符组成一个信息帧，接收方检测到同步字符时，将此后的数据作为有效数据。一般同步通信有单独的时钟线例如：I2C，SPI。同步通信一次传输一个大的数据块，因此比异步传输效率高，速度快。

异步通信是指收、发双方使用不同的时钟控制数据的发送和接受。异步通信可以少接一条时钟线，这使得器实现容易，成本低，但是每个数据帧要附加起始位，数据位，停止位，有时还需要加上校验位，适用于低速，以字节为单位传输的通信场合。