組込みシステムにおいて、オンボード通信インタフェースは、さまざまな集積回路を他の周辺機器と相互接続するために使用される通信パスまたはバスを指します。
UART、I2 C、RS 485などは一般的に使用されており、その理解は曖昧である可能性があります。
UART汎用非同期トランシーバ
UARTポートは、物理インタフェースの形式ハードウェアを指す。
UARTは非同期の全二重シリアルバスです。同期シリアルよりも複雑です。送信用のTXDと受信用のRXDの2つのラインがあります。
UARTのシリアルデータ転送は、同期伝送にクロック信号を使用する必要はなく、送信デバイスと受信デバイス間の事前定義された構成に依存します。
送信装置と受信装置の両方で、シリアル通信の構成はまったく同じに設定する必要があります。
開始ビット：データ転送の開始を示し、レベルロジックは“0”です。
データビット：5、6、7、8、9の可能な値は、これらのビットデータの転送を示します。ASCII文字は8ビットであるため、通常は8になります。
·パリティビット：受信側が受信したデータを検査するために使用され、“1”のビット数は偶数（偶数）または奇数（奇数）であり、データ伝送の正しさを検査するために使用され、使用時にこのビットを必要としなくてもよい。
ストップビット：データのフレームの終わりを示します。レベル論理は“1”です。
●ボーレート：シリアルポート通信のレート。単位時間に送信されるバイナリコードの有効ビット数で表され、単位はビット/秒（bps）です。
ユニバーサルIOポートを使用してUARTバスをエミュレートする場合は、入力ポートと出力ポートが必要です。
I 2 Cバス
I 2 Cバスは、同期、半二重双方向、2線式シリアルバスです。シリアルクロックラインSCLとシリアルデータラインSDAの2つのバスで構成されています。
SCLラインは同期クロックパルスを生成します。
SDAケーブル-デバイス間のシリアルデータの転送を担当します。
このバスは複数のI 2 Cデバイスをシステムに接続できます。I 2 Cバスに接続されたデバイスは、マスターまたはスレーブとして使用できます。
マスタは通信を制御し、データ転送を初期化してデータを送信し、必要な同期クロックパルスを生成します。スレーブデバイスは、マスターデバイスからのコマンドを待ち、コマンド受信に応答する。
マスタとスレーブの両方が送信デバイスまたは受信デバイスとして機能します。同期クロック信号は、マスタ装置が送信装置であるか受信装置であるかにかかわらず、マスタ装置のみが生成することができる。
汎用IOポートを使用してI2Cバスをエミュレートし、双方向伝送を実現する場合、入出力ポートSDAと出力ポートSCLが必要になります。
SPIシリアルペリフェラルインタフェース
SPIバスは、同期、全二重双方向の4線式シリアルインタフェースバスです。“単一のマスター +複数のスレーブ”で構成されるシステムである。
システム内では、いつでも1つのマスターのみがアクティブである限り、複数のSPIマスターが存在することができます。ADコンバータ、EEPROM、FLASH、リアルタイムクロック、デジタル信号プロセッサ、デジタル信号デコーダ間の通信によく使用されます。
通信のために、SPIには4本の信号ラインがあります。
マスターアウトスレーブイン（Master Out Slave In、MOSI）：マスターからスレーブにデータを転送するための信号ライン。スレーブ入力/スレーブデータイン（SI/SDI）とも呼ばれます。
Master In Slave Out：スレーブデバイスからマスターデバイスにデータを転送するための信号ラインで、スレーブ出力/スレーブデータアウト（SO/SDO）とも呼ばれます。
シリアルクロック（Serial Clock、SCLK）：クロック信号を伝送する信号ライン。
スレーブ選択（SS）：スレーブの信号線を選択するために使用され、ローレベルで有効です。
SPIのタイミングパターンは、CPOL（Clock Polarity、クロック）とCPHA（Clock Phase、クロック位相）との位相によって决まる。
CPOLはクロック信号の初期レベルのを示し、CPOLが0であることはクロック信号初期がローレベルであることを示し、1であることはクロック信号の初期レベルがハイレベルであることを示す。
CPHAはどのクロックエッジでデータをサンプリングするかを示し、CPHAは0の場合は最初のクロックエッジでデータをサンプリングし、CPHAは1の場合は2番目のクロックエッジでデータをサンプリングします。
CPOLとCPHAの組み合わせに応じて、4つの作業タイミングモードがあります。
●CPOL=0，CPHA=0
●CPOL=0，CPHA=1
●CPOL=1，CPHA=0
●CPOL=1，CPHA=1
UART、SPI、I2Cの比較
·I 2 Cラインは少なく、UARTやSPIよりも強力ですが、I 2 Cは双方向IOサポートを必要とし、プルアップ抵抗を使用して干渉防止能力が弱く、一般的に同じ基板上のチップ間通信に使用され、長距離通信には使用されません。
SPIの実装はもう少し単純で、UARTは固定ボーレートを必要とします。つまり、2つのデータの間隔は等しいですが、SPIはクロックプロトコルであるため関係ありません。
I 2 CはSPIよりも少し遅く、プロトコルはSPIよりも少し複雑ですが、標準SPIよりも接続が少ないです。
UARTフレームは5/6/7/8ビットで、I 2 Cは8ビットでなければなりません。I 2 CとSPIはどちらも最上位ビットから送信されます。
·SPIはチップ選択信号でスレーブを選択し、I 2 Cはアドレスでスレーブを選択します。
RS 232シリアル通信
伝送線は2本、グランド線は1本。レベルは負の論理です
-3V~-15V論理“1”、+3V ~+15V論理“0”。
RS-232シリアルポート通信伝送距離は約15メートルです。双方向伝送、全二重通信、低伝送速度20kbpsを達成することができます。
以下の図はDB9のオスとメスの定義であり、一般的にはRXD、TXD、GNDの3つの信号が最も使用されます。
TTLとRS-232の相互接続
シングルチップインタフェースは一般的にTTLレベルであり、周辺機器の232レベルを接続する場合は、RS 232モジュールにTTLを追加する必要があります。下図は、チップMAX 232で変換できます。
RS 422シリアル通信
RS-422には、送信2本、受信2本、グランド1本の4本の信号ラインがあり、全二重通信です。
マスターデバイスが1つ、残りはスレーブデバイスであり、スレーブデバイス間で通信できないため、RS-422はポイント対多の双方向通信をサポートします。
RS 485シリアル通信
RS-485は、平衡送信と差動受信を採用しており、コモンモード干渉を抑制できます。
2線半二重伝送、10Mb/sの最大速度を使用して、レベルロジックは2線のレベル差によって決定され、干渉防止能力を向上させ、伝送距離が長い（数十メートルから数キロメートル）。
+ 2V ~+6Vの論理“1”、-2~-6Vの論理“0”。
TTLからRS-485への変換はMAX485のように一般的で、リファレンス回路は次のとおりです。
REピン：レシーバ出力イネーブル（ローアクティブ）。
DEピン：トランスミッタ出力イネーブル（ハイアクティブ）。MCUのIOポートから直接制御できます。
TTL
組み込みシリアルポートとは、一般的にUARTポートを指します。4つのピン（Vcc、GND、RX、TX）、TTLレベル。
PCのCOMポートはシリアル通信ポートであり、シリアルポートと呼ばれます。RS 232レベルの9ピン。
シリアルポート、COMポートは物理インタフェース形式ハードウェアを指す。一方、TTL、RS-232、RS-485は、レベル規格（電気信号）を指す。
PCとの通信図は以下の通りです。
CANバス
CANはコントローラローカルエリアネットワークの略で、分散リアルタイム制御を実現できるシリアル通信ネットワークです。CANバスの機能は複雑でスマートです。主に自動車通信に使用される。
CANバスネットワークは、主にCAN_HとCAN_Lにハングアップし、信号のシリアル差動伝送を実現するために、信号の反射と干渉を避けるために、また、CAN_HとCAN_Lの間に120 Ωの終端抵抗を接続する必要があります。
各デバイスは、マスターまたはスレーブデバイスとして使用できます。CANバスは、最大10 km（5Kbps未満）の通信距離と最大1Mbps（通信距離40M未満）の速度を実現します。
CANレベル論理
CANバスは“ライン&”のルールを使用してバス調停を行い、1 0は0なので、0はドミナント、1はドミナントと呼ばれます。
電位的には，高電位を0，低電位を1と定め，同時に信号を出すと実際に高電位となり，現象的には0が1を覆っているように見えるので，0を優性，1を劣性と呼ぶ。
USB通信シリアルバス
USBポートには少なくとも4本のワイヤがあり、そのうち2本はデータケーブルであり、すべてのUSBデータ転送はこの2本のワイヤを介して行われます。その通信はシリアルよりもはるかに複雑です。
2つのデータラインは差動伝送を使用しています。つまり、1ビットを送信するために2つのデータラインが必要なので、半二重通信であり、同時に送受信することしかできません。
USBは、電圧レベルが変化しない場合はロジック1を表し、電圧レベルが変化する場合はロジック0を表します。
USBからTTLへ
一般的なUSBシリアルポートはCH340Gチップを使用します。
シリアルポート通信はプロトコルがないため、USBよりも簡単です。
SDカード。
SDカードは、携帯電話でメモリカードとして使用できるメモリカードの一種です。
組み込みでは、MCUとSD漫画の手紙には2つのモードがあります。
●SPIバス通信モード
●SDバス通信モード
SDバスモードには4本のデータラインがあります。SPIバスモードには1本のデータラインしかありません（MOSIとMISOは同時にデータを読み書きすることはできません）。
したがって、組込みでは、MCUとSDカードの通信にSDバスモードを使用すると、SPIバスモードよりも数倍高速になります。
1-WIREバス
1-Wireは、Dallas（ダラス）社が提供する非同期半二重シリアル伝送です。単一の信号ラインを使用して、クロックとデータの両方を伝送し、データ伝送は双方向です。
シングルバスのデータ転送速度は一般的に16.3 Kbit/sで、最大142 Kbit/sであり、通常は100Kbit/s以下の速度でデータを転送する。
1-Wireワイヤポートはオープンドレインまたはトリプルビューポートであるため、通常はプル抵抗Rpを追加する必要があり、通常は5K~10KΩが選択されます。
主な用途：プリントカートリッジや医療消耗品の識別;プリント回路基板、アクセサリ、周辺機器の識別と認証。
DMAダイレクトメモリアクセス
DMAはSTM 32内のハードウェアモジュールであり、CPUから独立して周辺機器とメモリ間のデータ転送を行い、CPUを解放し、CPUの効率を大幅に向上させます。
周辺機器、メモリへの高速アクセスが可能で、伝送はCPU制御されず、双方向通信です。したがって、DMAを使用することでデータ転送速度が大幅に向上し、ARMアーキテクチャのハイライトであるDMAバス制御が得られます。
DMAは、高速道路、専用、高速特性に対応しています。DMAを使用しなければ目的を達成することもできるが、目的を達成するのに時間がかかるだけである。
Ethernet Ethernetイーサネット
イーサネットは、現在最も一般的なローカルエリアネットワーク技術です。イーサネットインタフェースは、プロトコル層と物理層に分けることができます。
プロトコル层は、MAC（Media Access Layer）コントローラと呼ばれる単一のモジュールで実装される。
物理層は、PHY（Physical Layer）とトランスミッタの2つの部分から構成される。
現在、多くのマザーボードのサウスブリッジチップはイーサネットMAC制御機能を含んでいるが、物理層インタフェースを提供していない。したがって、イーサネットへのアクセスを提供するために外付けPHYチップが必要です。
ネットワークトランスの役割は：
●結合差動信号、より強い干渉防止能力
●トランス絶縁ネットワークケーブル端の異なる機器の異なるレベル、絶縁DC信号
Ethernetインタフェースのリファレンス回路を以下の図に示します。
发表回复