硬件的各类接口_电脑各个接口介绍

参考：SPI、I2C、I2S、UART、GPIO、SDIO、CAN、JTAG的区别及使用方法。 - coolyouguo - 博客园

SPI

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，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，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200。

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；

（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；

（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

I2C

I2C（Inter－Integrated Circuit）

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

I2C总线特点可以概括如下：

1. 在硬件上，I2C总线只需要一根数据线和一根时钟线两根线，总线接口已经集成在芯片内部，不需要特殊的接口电路，而且片上接口电路的滤波器可以滤去总线数据上的毛刺．因此I2C总线简化了硬件电路PCB布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性。因为I2C芯片除了这两根线和少量中断线，与系统再没有连接的线，用户常用IC可以很容易形成标准化和模块化，便于重复利用。
2. I2C总线是一个真正的多主机总线，如果两个或多个主机同时初始化数据传输，可以通过冲突检测和仲裁防止数据破坏，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作为主机也可以作为从机，但同一时刻只允许有一个主机。数据传输和地址设定由软件设定，非常灵活。总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作。
3. I2C总线可以通过外部连线进行在线检测，便于系统故障诊断和调试，故障可以立即被寻址，软件也利于标准化和模块化，缩短开发时间。
4. 连接到相同总线上的IC数量只受总线最大电容的限制，串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100Kbit/s，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3．4Mbit/s。
5. 总线具有极低的电流消耗．抗高噪声干扰，增加总线驱动器可以使总线电容扩大10倍，传输距离达到15m；兼容不同电压等级的器件，工作温度范围宽。

I2S

I2S（Inter-IC Sound Bus）总线，又称集成电路内置音频总线，是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准。

UART

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。

UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

UART接口为RX、TX、GND、3.3/5V，分别为输入、输出、接地、电源。

JTAG

JTAG是联合测试工作组（Joint Test Action Group）的简称，是在名为标准测试访问端口和边界扫描结构的IEEE的标准1149.1的常用名称。此标准用于验证设计与测试生产出的印刷电路板功能。

标准的JTAG接口是4线：TMS、 TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。

测试复位信号(TRST,一般以低电平有效)一般作为可选的第五个端口信号。一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，内置模块的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。

通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug；一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个模块。

GPIO

 (General Purpose Input Output 通用输入/输出)

通用型之输入输出的简称，功能类似8051的P0—P3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（GPI）或通用输出（GPO）或通用输入与输出（GPIO），如当clk generator, chip select等。

GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。

每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。Maxim的GPIO产品线包括8端口至28端口的GPIO，提供推挽式输出或漏极开路输出。提供微型3mm x 3mm QFN封装。

GPIO的优点(端口扩展器)：

• 低功耗：GPIO具有更低的功率损耗(大约1μA，μC的工作电流则为100μA)。
• 集成IIC从机接口：GPIO内置IIC从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。
• 小封装：GPIO器件提供最小的封装尺寸 ― 3mm x 3mm QFN!
• 低成本：您不用为没有使用的功能买单！
• 快速上市：不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作！
• 灵活的灯光控制：内置多路高分辨率的PWM输出。
• 可预先确定响应时间：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。
• 更好的灯光效果：匹配的电流输出确保均匀的显示亮度。
• 布线简单：仅需使用2条IIC总线或3条SPI总线

SDIO

SDIO（Secure Digital Input and Output）中文名称：安全数字输入输出卡，定义了一种外设接口。

SDIO是SD型的扩展接口，除了可以接SD卡外，还可以接支持SDIO接口的设备，插口的用途不止是插存储卡。支持 SDIO接口的PDA，笔记本电脑等都可以连接象GPS接收器，Wi-Fi或蓝牙适配器，调制解调器，局域网适配器，条型码读取器，FM无线电，电视接收器，射频身份认证读取器，或者数码相机等等采用SD标准接口的设备。

CAN

(Controller Area Network)，即控制器局域网

CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之 间交换信息，形成汽车电子控制网络。

优点：

• 低成本
• 极高的总线利用率
• 很远的数据传输距离(长达10Km)
• 高速的数据传输速率（高达1Mbit/s）
• 可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文
• 可靠的错误处理和检错机制
• 发送的信息遭到破坏后，可自动重发
• 节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能
• 报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息