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处理器芯片 – Processor Chip

单片机的处理器芯片是一种集成电路芯片，是选用超大规模集成电路技能把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和间断体系、守时器/计数器等功用（或许还包括显现驱动电路、脉宽调制电路、模仿多路转化器、A/D转化器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机体系。车规级的芯片关于环境温度、振动、牢靠性等方面的要求也比一般消费级芯片有更高的要求。

供电与接地 – Power Supply and Grounding

单片机有供电接口与接地接口，供电接口选用直流供电，电压较低，常用的供电电压为DC5V或许DC3.3V。可是单片机的直流电压许多时分是由交流电压经过整流、滤波、稳压后得到，因为滤波不洁净，所以直流电压中仍然会含有少量交流成分，就发生了纹波。而且以电池作为电源时也会因为负载的波动而发生纹波，即便运用最好的基准电压源器材，输出电压也难免会有纹波。假如单片机的供电电源呈现搅扰纹波，消除方法如下：

1、在交流电源端加装交流电源滤波器

2、直流电源加设LC滤波电路

3、在直流电源输出端加大滤波电容，消除电路的自激搅扰

4、用金属屏蔽层封装电源单元电路并牢靠的接地

单片机的GND接口是作为单片机电路中的0V参阅点

时钟 – Clock

单片机能正常作业的必要条件之一便是时钟电路，时钟是单片机的脉息，是单片机的驱动源，单片机作业是在统一的时钟脉冲操控下一拍一拍进行作业的，这个脉冲是由单片机操控器中的时序电路宣布的，所以单片机就需求晶振。

晶振的全称是石英晶体振动器，是一种高精度和高稳定度的振动器。经过必定的外接电路来生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时分，需求一个脉冲信号，做为自己履行指令的触发信号，能够简略的想象为：单片机收到一个脉冲，就履行一次或屡次指令。

单片机作业时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地履行。单片机拜访一次存储器的时刻，称之为一个机器周期，这是一个时刻基准。—个机器周期包括12个时钟周期。假如一个单片机挑选了12兆赫兹晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是12（1/12）us，也便是1us。

单片机的时钟信号由外部振动和内部振动两种方法得到：

内部时钟：一般选用运用11.0592MHz的晶体振动器作为振动源，因为单片机内部带有振动电路，所以外部只需衔接一个晶振和两个电容（C1、C2）即可，电容容量一般在15pF至50pF之间，对频率有微调效果。即构成了自激振动器，宣布的脉冲直接送入内部时钟电路。

留意：晶振和电容尽或许装置的与单片机引脚XTAL1和XTAL2挨近。首要是为了减少寄生电容，更好的保证振动器稳定

外部时钟：将外部振动脉冲接入XTAL1和XTAL2，即把已有的时钟信号引进单片机内，外部时钟方法合适用来使单片机的时钟与外部信号一致。

晶体振动器的振动信号从XTAL2端送入内部时钟电路，它将该振动信号二分频，发生一个两相时钟信号P1和P2供单片机运用。时钟信号的周期称为状况时刻S，它是振动周期的2倍，P1信号在每个状况的前半周期有用，在每个状况的后半周期P2信号有用。CPU便是以两相时钟P1和P2为基本节拍和谐单片机各部分有用作业的。

EXTAL 、XTAL分别是振动器的输入和输出引脚。

多功用引脚 – Multi-function Pin

GPIO 通用输入输出引脚

General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO，或总线扩展器，人们运用工业规范I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微操控器或芯片组没有满足的I/O端口，或当体系需求选用远端串行通讯或操控时，GPIO产品能够供给额定的操控和监督功用。(GPxCON用于挑选引脚功用，GPxDAT用于读/写引脚数据；别的，GPxUP用于确认是否运用内部上拉电阻。)

不同体系间的GPIO的切当效果不同。通用常有下面几种：

1.输出值可写（高=1，低=0）。一些芯片也能够挑选驱动这些值的方法，以便支撑“线-或”或相似方案（开漏信号线）。

2.输入值可读（1，0）。一些芯片支撑输出管脚回读，这在线或的状况下非常有用（以支撑双向信号线）。GPIO操控器或许具有一个输入防毛病/防反跳逻辑，有时还会有软件操控。

3.输入经常被用作间断信号，一般是边缘触发，但也有或许是电平触发。这些间断能够装备为体系唤醒事情，然后将体系从低功耗方法唤醒。

4.一个GPIO经常被装备为输入/输出双向，依据不同的产品单板需求，但也存在单向的状况。

5.大多是GPIO能够在获取到spinlock自旋锁时拜访，但那些经过串行总线拜访的一般不能如此操作（休眠的原因）。一些体系中会一起存在这两种方法的GPIO。

6.在一个给定单板上，每个GPIO用于一个特定的意图，如监控MMC/SD卡的插入/移除，查看卡写保护状况，驱动LED，装备发送器，串行总线位拆，触发一个硬件看门狗，触发一个开关之类的。

GPIO长处：

低功耗：GPIO具有更低的功率损耗（大约1A，C的作业电流则为100A）。

集成IIC从机接口：GPIO内置IIC从机接口，即便在待机方法下也能够全速作业。

小封装：GPIO器材供给最小的封装尺度 ― 3mm x 3mm QFN！

低本钱：不用为没有运用的功用买单。

快速上市：不需求编写额定的代码、文档，不需求任何保护作业。

灵敏的灯光操控：内置多路高分辨率的PWM输出。

可预先确认呼应时刻：缩短或确认外部事情与间断之间的呼应时刻。

更好的灯光效果：匹配的电流输出保证均匀的显现亮度。

布线简略：仅需运用2条就能够组成IIC总线或3条组成SPI总线。

PWM

PWM的全称是脉冲宽度调制（Pulse-width modulation），是经过将有用的电信号分散成离散方法然后来下降电信号所传递的均匀功率的一种方法；

所以依据面积等效法则，能够经过对改动脉冲的时刻宽度，来等效的获得所需求组成的相应幅值和频率的波形，这儿有两个要点：

1）PWM方波的周期是固定的。不管咱们运用单片机、树莓派或许PLC，在让其发生PWM波形之前，都首先要设置波形的周期。比方能够是100ms，也能够是50us等等。一旦该时刻值确认，其波形的周期就确认了，不会在波形的发生过程中发生更改，除非你间断PWM功用再次更改周期值；

2）PWM方波的宽度是能够调理的。这儿的宽度，是指方波中高电平持续的时刻，明显，这个时刻的规模是0方波的周期，也便是周期时刻的0100%。这种改动方波脉冲宽度的技能，便是脉冲宽度调制（PWM）技能。

pwm的频率： 是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期)； 也便是说一秒钟PWM有多少个周期 单位： Hz 表明方法： 50Hz 100Hz
pwm的周期： T=1/f 周期=1/频率 50Hz = 20ms 一个周期 ，假如频率为50Hz ，也便是说一个周期是20ms 那么一秒钟就有 50次PWM周期
占空比： 是一个脉冲周期内，高电平的时刻与整个周期时刻的份额 单位： % (0%-100%) 表明方法：20%

周期： 一个脉冲信号的时刻，1s内测周期次数等于频率

脉宽时刻： 高电平时刻
上图中 脉宽时刻占总周期时刻的份额，便是占空比 比方说周期的时刻是10ms，脉宽时刻是8ms 那么低电平时刻便是2ms 总的占空比 8/8+2= 80%
这便是占空比为80%的脉冲信号
PWM经过调理占空比，就能够调理脉冲宽度(脉宽时刻) 的频率，便是单位时刻内脉冲信号的次数，频率越大 ，以20Hz 占空比为80% 举例 便是1秒钟之内输出了20次脉冲信号 每次的高电平时刻为40ms

上图中，周期为T，T1为高电平时刻，T2 为低电平时刻

单片机的IO口输出的是数字信号，IO口只能输出高电平缓低电平
假设高电平为5V 低电平则为0V 那么咱们要输出不同的模仿电压，就要用到PWM，经过改动IO口输出的方波的占空比然后获得运用数字信号模仿成的模仿电压信号
咱们知道，电压是以一种衔接1或断开0的重复脉冲序列被夹到模仿负载上去的（例如LED灯，直流电机等），衔接便是直流供电输出，断开便是直流供电断开。经过对衔接和断开时刻的操控，理论上来讲，能够输出恣意不大于最大电压值（即0~5V之间恣意巨细）的模仿电压
比方说 占空比为50% 那便是高电平时刻一半，低电平时刻一半，在必定的频率下，就能够得到模仿的2.5V输出电压 那么75%的占空比 得到的电压便是3.75V**
**

pwm的调理效果来源于对“占周期”的宽度操控，“占周期”变宽，输出的能量就会提高，经过阻容改换电路所得到的均匀电压值也会上升，“占周期”变窄，输出的电压信号的电压均匀值就会下降，经过阻容改换电路所得到的均匀电压值也会下降 ，也便是，在必定的频率下，经过不同的占空比 即可得到不同的输出模仿电压 ，pwm便是经过这种原理完成D/A转化的。

比方下面这张图：T是波形的周期，它是固定值；在一个周期中，脉冲的宽度是不同的，有三种：25%、50%和75%，这便是经过PWM技能发生不同脉冲宽度的波形。

PWM的一个长处是从处理器到被控体系信号都是数字方法的，无需进行数模转化，让信号坚持为数字方法可将噪声影响降到最小。噪声只需在强到足以将逻辑1改动为逻辑0或将逻辑0改动为逻辑1时，也才能对数字信号发生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相关于模仿操控的别的一个长处，而且这也是在某些时分将PWM用于通讯的首要原因。从模仿信号转向PWM能够极大地延伸通讯间隔。。

AD

AD：模数转化器即A/D转化器，或简称ADC，一般是指一个将模仿信号转变为数字信号的电子元件。一般的模数转化器是将一个输入电压信号转化为一个输出的数字信号。

因为数字信号本身不具有实践含义，只是表明一个相对巨细。故任何一个模数转化器都需求一个参阅模仿量作为转化的规范，比较常见的参阅规范为最大的可转化信号巨细。而输出的数字量则表明输入信号相关于参阅信号的巨细。

DA

DA：数模转化器，又称D/A转化器，简称DAC，它是把数字量转变成模仿的器材。D/A转化器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模仿开关。模数转化器中一般都要用到数模转化器，模数转化器即A/D转化器，简称ADC，它是把连续的模仿信号转变为离散的数字信号的器材。

总线 地址总线和数据总线

总线（Bus）一般指经过分时复用的方法，将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个意图部件的一组传输线。是电脑中传输数据的公共通道。 依照功用划分，大体上能够分为地址总线和数据总线。有的体系中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻呈现的信号表明数据而另一些时刻表明地址；而有的体系是分隔的。

总线可分红CPU总线，存储器总线，I/O通道总线和外围接口总线四个层次。每个层次的总线又分为地址总线、操控总线、数据总线等三种。地址总线和操控总线上的信号是由履行总线操作的主设备发生的，CPU和DMA操控器都有权操控总线。数据总线是为各部件之间供给数据传送的通路。只需在操控总线和地址总线的效果下，数据总线才有含义

数据总线技能目标：

　　1、总线的带宽（总线数据传输速率） ：程序总线的带宽指的是单位时刻内总线上传送的数据量，即每钞钟传送MB的最大稳态数据传输率。与总线密切相关的两个要素是总线的位宽和总线的作业频率，它们之间的联系：

　　总线的带宽=总线的作业频率*总线的位宽/8

　　2、总线的位宽

　　总线的位宽指的是总线能一起传送的二进制数据的位数，或数据总线的位数，即32位、64位等总线宽度的概念。总线的位宽越宽，每秒钟数据传输率越大，总线的带宽越宽。

　　3、总线的作业频率

　　总线的作业时钟频率以MHZ为单位，作业频率越高，总线作业速度越快，总线带宽越宽。

数据总线效果：

　　数据总线是双向三态方法的总线，即他既能够把CPU的数据传送到存储器或I／O接口等其它部件，也能够将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要目标，一般与微处理的字长相一致。例如Intel 8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需求指出的是，数据的含义是广义的，它能够是真实的数据，也能够指令代码或状况信息，有时乃至是一个操控信息，因而，在实践作业中，数据总线上传送的并不用定只是是真实含义上的数据。

地址总线又称位址总线，归于一种电脑总线 （一部份），是由CPU 或有DMA 能力的单元，用来交流这些单元想要存取（读取/写入）电脑内存元件/地方的实体位址。

地址总线效果：

　　地址总线AB是专门用来传送地址的，因为地址只能从CPU传向外部存储器或I／O端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决议了CPU可直接寻址的内存空间巨细，比方8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为2^16＝64KB，16位微型机的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20＝1MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2^n字节。

数据总线和地址总线的差异：

　　数据总线：为各部件之间供给数据传送的通路。地址总线：操控器传送地址编码给存储器的通路，32位和64位指的是地址。

SPI总线

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一 种同步串行接口技能，是一种高速的，全双工，同步的通讯总线。

SPI长处：
支撑全双工通讯
通讯简略
数据传输速率快

缺点：
没有指定的流操控，没有应对机制确认是否接纳到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据牢靠性上有必定的缺陷。

特点：
1）：高速、同步、全双工、总线式
2）：主从机通讯方法(MCU与外设)

协议通讯时序详解：
1）：SPI的通讯原理很简略，它以主从方法作业，这种方法一般有一个主设备和一个或多个从设备，需求至少4根线，事实上3根也能够(单向传输时)。也是一切基于SPI的设备共
有的，它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)SDO/MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输入;
(2)SDI/MISO – 主设备数据输入，从设备数据输出;
(3)SCLK – 时钟信号，由主设备发生;
(4)CS/SS – 从设备使能信号，由主设备操控。当有多个从设备的时分，因为每个从设
备上都有一个片选引脚接入到主设备机中，当咱们的主设备和某个从设备通讯时将需求将从设备对应的片选引脚电平拉低或许是拉高。

2）：需求说明的是，咱们SPI通讯有4种不同的方法，不同的从设备或许在出厂是便是装备为某种方法，这是不能改动的；但咱们的通讯双方有必要是作业在同一方法下，所以咱们
能够对咱们的主设备的SPI方法进行装备，经过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来操控咱们主设备的通讯方法，详细如下：
Mode0：CPOL=0，CPHA=0
Mode1：CPOL=0，CPHA=1
Mode2：CPOL=1，CPHA=0
Mode3：CPOL=1，CPHA=1

时钟极性CPOL是用来装备SCLK的电平出于哪种状况时是闲暇态或许有用态，时钟相位CPHA是用来装备数据采样是在第几个边缘：
CPOL=0，表明当SCLK=0时处于闲暇态，所以有用状况便是SCLK处于高电平时
CPOL=1，表明当SCLK=1时处于闲暇态，所以有用状况便是SCLK处于低电平时
CPHA=0，表明数据采样是在第1个边缘，数据发送在第2个边缘
CPHA=1，表明数据采样是在第2个边缘，数据发送在第1个边缘

例如：
CPOL=0，CPHA=0：此刻闲暇态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边缘，也便是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

CPOL=0，CPHA=1：此刻闲暇态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边缘，也便是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=0：此刻闲暇态时，SCLK处于高电平，数据收集是在第1个边缘，也便是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据收集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=1：此刻闲暇态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边缘，也便是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据收集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

需求留意的是：咱们的主设备能够操控时钟，因为咱们的SPI通讯并不像UART或许IIC通讯那样有专门的通讯周期，有专门的通讯开端信号，有专门的通讯结束信号；所以咱们的
SPI协议能够经过操控时钟信号线，当没有数据交流的时分咱们的时钟线要么是坚持高电平要么是坚持低电平。

I2C总线

I2C是Inter-Integrated Circuit的简称，读作：I-squared-C。由飞利浦公司于1980年代提出，为了让主板、嵌入式体系或手机用以衔接低速周边外部设备而开展。

首要用途：

SOC和周边外设间的通讯（如：EEPROM，电容接触芯片，各种Sensor等）。

I2C总线只运用两条双向漏极开路的信号线（串行数据线：SDA，及串行时钟线：SCL），并运用电阻上拉。I2C总线只是运用SCL、SDA两根信号线，就完成了设备间的数据交互，极大地简化了对硬件资源和PCB板布线空间的占用。I2C总线广泛运用在EEPROM、实时时钟、LCD、及其他芯片的接口。I2C答应相当大的作业电压规模，典型的电压基准为：+3.3V或+5V。

SCL（Serial Clock）：串行时钟线，传输CLK信号，一般是主设备向从设备供给
SDA（Serial Data）：串行数据线，传输通讯数据

I2C总线通讯协议

时序：在通讯中时序是通讯线上按时刻次序发生的电平改变，及这些电平改变对通讯的含义。

每个通讯周期都由一个开端位开端通讯，由一个结束位结束通讯，中间部分是传递的数据。

每个通讯周期，主设备会先发8位的从设备地址（从设备地址由高7位的实践从设备地址和低1位的读/写标志位组成），主设备以播送的方法发送从设备地址，I2C总线上的一切从设备收到地址后，判断从设备地址是否匹配，不匹配的从设备继续等候，匹配的设备宣布一个应对信号。

同一时刻，主设备、从设备只能有一个设备发送数据。

开端位和结束位

I2C总线通讯由开端位开端通讯，由结束位间断通讯，并开释I2C总线。开端位和结束位都由主设备宣布。
开端位（S） ：在SCL为高电平时，SDA由高电平变为低电平
结束位（P） ：在SCL为高电平时，SDA由低电平变为高电平

如下图所示：

数据格式与应对

I2C数据以字节（即8bits）为单位传输，每个字节传输完后都会有一个ACK应对信号。应对信号的时钟是由主设备发生的。

应对（ACK） ：拉低SDA线，并在SCL为高电平期间坚持SDA线为低电平
非应对（NOACK） ：不要拉低SDA线（此刻SDA线为高电平），并在SCL为高电平期间坚持SDA线为高电平

在传输期间，假如从设备来不及处理主设备发送的数据，从设备会坚持SCL线为低电平，逼迫主设备等候从设备开释SCL线，直到从设备处理完后，开释SCL线，接着进行数据传输。

如下图所示：

数据传输通讯

1）写数据

开端数据传输后，先发送一个开端位（S），主设备发送一个地址数据（由7bit的从设备地址，和最低位的写标志位组成的8bit字节数据，该读写标志位决议数据的传输方向），然后，主设备开释SDA线，并等候从设备的应对信号（ACK）。每一个字节数据的传输都要跟一个应对信号位。数据传输以间断位（P）结束，而且开释I2C总线。

2）读数据

开端通讯时，主设备先发送一个开端信号（S），主设备发送一个地址数据（由7bit的从设备地址，和最低位的写标志位组成的8bit字节数据），然后，主设备开释SDA线，并等候从设备的应对信号（ACK），从设备应对主设备后，主设备再发送要读取的寄存器地址，从设备应对主设备（ACK），主设备再次发送开端信号（Sr），主设备发送设备地址（包括读标志），从设备应对主设备，并将该寄存器的值发送给主设备；

读取单字节数据：
主设备要读取的数据，假如是只需一个字节的数值，就要结束应对，主设备要先发送一个非应对信号（NOACK），再发送结束信号（P）；
读取多字节数据：
主设备要读取的数据，假如是大于一个字节的多个数据，就发送ACK应对信号（ACK），而不是非应对信号（NOACK），然后主设备再次接纳从设备发送的数据，顺次类推，直到主设备读取的数值是最终一个字节数据后，需求主设备给从设备发送非应对信号（NOACK），再发送结束信号（P），结束I2C通讯，并开释I2C总线。

留意：一切的数据传输过程中，SDA线的电平改变有必要在SCL为低电平时进行，SDA线的电平在SCL线为高电平时要坚持稳定不变。如下图所示：

SPI总线和I2C总线的异同点：

1：I2C总线是半双工，2根线SCL SDA；SPI总线完成全双工，4根线SCK CS MOSI MISO。

2：I2C是多主机总线，经过SDA上的地址信息来确定从设备（每次只需一个主机操控总线）；SPI只需一个主设备，主设备经过CS片选来确认从设备。

3：I2C总线传输速度100Kbps—-4Mbps；SPI可达30Mbps以上。

4：I2C总线闲暇时SDA SCL都是高电平，SPI总线闲暇状况由CPOL(时钟极性)决议。

5：I2C高电平时SDA下降沿标志传输开端，上升沿标志传输结束；SPI总线CS拉低标志传输开端，CS拉高标志传输结束。

6：I2C总线SCL高电平采样；SPI详细依据CPHA(时钟相位)决议，一般状况下，master device是SCK的上升沿发送，下降沿收集。

7：I2C和SPI总线数据传输都是MSB（最高有用位）在前，LSB在后（串口是LSB在前）。

8：I2C总线和SPI总线时钟都是由主设备发生，而且只在数据传输时宣布时钟。

9：I2C总线读写时序比较固定统一，设备驱动编写便利。SPI总线不同从设备datasheet来完成读写，相对复杂一些。

UART总线

UART是一种通用串行数据总线，用于异步通讯。该总线双向通讯，能够完成全双工传输和接纳。在嵌入式规划中，UART用于主机与辅助设备通讯，如汽车音响与外接AP之间的通讯，与PC机通讯包括与监控调试器和其它器材，如EEPROM通讯。

UART是一个大家族，其包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口规范规范和总线规范规范。它们的首要差异在于其各自的电平规模不相同。

嵌入式设备中常常运用到的是TTL、TTL转RS232的这种方法。常用的就三根引线：发送线TX、接纳线RX、电平参阅地线GND。

功用：计算机内部选用并行数据，不能直接把数据发到Modem，有必要经过UART收拾才能进行异步传输，其过程为:CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器(暂时内存块)中，再经过FIFO(First Input First Output，先入先出行列)传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不或许传送到Modem。

它是用于操控计算机与串行设备的芯片。有一点要留意的是，它供给了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就能够和调制解调器或其它运用RS-232C接口的串行设备通讯了。作为接口的一部分，UART还供给以下功用:将由计算机内部传送过来的并行数据转化为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转化为字节，供计算机内部并行数据的器材运用。在输出的串行数据流中参加奇偶校验位，并对从外部接纳的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中参加启停符号，并从接纳数据流中删去启停符号。处理由键盘或鼠标宣布的间断信号(键盘和鼠标也是串行设备)。能够处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还供给输入输出数据的缓冲区，比较新的UART是16550，它能够在计算机需求处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而一般的UART是8250。

通讯协议：UART作为异步串口通讯协议的一种，作业原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

其中各位的含义如下:

开端位:先宣布一个逻辑”0″的信号，表明传输字符的开端。

材料位:紧接着开端位之后。材料位的个数能够是4、5、6、7、8等，构成一个字符。一般选用ASCII码。从最低位开端传送，靠时钟定位。

奇偶校验位:材料位加上这一位后，使得”1″的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验材料传送的正确性。

间断位:它是一个字符数据的结束标志。能够是1位、1.5位、2位的高电平。 因为数据是在传输线上守时的，而且每一个设备有其自己的时钟，很或许在通讯中两台设备间呈现了小小的不同步。因而间断位不只是是表明传输的结束，而且供给计算机校对时钟同步的机会。适用于间断位的位数越多，不一起钟同步的忍受程度越大，可是数据传输率一起也越慢。

闲暇位:处于逻辑”1″状况，表明当时线路上没有材料传送。

波特率:是衡量材料传送速率的目标。表明每秒钟传送的符号数(symbol)。一个符号代表的信息量(比特数)与符号的阶数有关。例如材料传送速率为120字符/秒，传输运用256阶符号，每个符号代表8bit，则波特率便是120baud，比特率是120*8=960bit/s。

CAN总线

CAN是操控器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是一种能够完成分布式实时操控的串行通讯网络。
长处：
传输速度最高到1Mbps，通讯间隔最远到10km，无损位裁定机制，多主结构。
低本钱：ECUs经过单个CAN接口进行通讯，布线本钱低。
高集成：CAN总线体系答应在一切ECUs上进行集中过错诊断和装备。
牢靠性：该体系对子体系的毛病和电磁搅扰具有很强的鲁棒性，是汽车操控体系的理想挑选。
高效率：能够经过id对消息进行优先级排序，以便最高优先级的id不被间断。
灵敏性：每个ECU包括一个用于CAN总线收发芯片，随意增加CAN总线节点。

CAN总线网络：

CAN总线网络首要挂在CAN_H和CAN_L，各个节点经过这两条线完成信号的串行差分传输，为了防止信号的反射和搅扰，还需求在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。（为什么是120，因为电缆的特性阻抗为120，为了模仿无限远的传输线。）

CAN收发器：

CAN收发器的效果是负责逻辑电平缓信号电平之间的转化。

即从CAN操控芯片输出逻辑电平到CAN收发器，然后经过CAN收发器内部转化将逻辑电平转化为差分信号输出到CAN总线上，CAN总线上的节点都能够决议自己是否需求总线上的数据。详细的引脚界说如下：

CAN信号表明：

CAN总线选用不归零码位填充技能，也便是说CAN总线上的信号有两种不同的信号状况，分别是显性的(Dominant)逻辑0和隐形的(recessive)逻辑1，信号每一次传输完后不需求返回到逻辑0(显性)的电平。

显性与隐性电平的解释：
CAN的数据总线有两条，一条是黄色的CAN_High,一条是绿色的CAN_Low。当没有数据发送时，两条线的电平相同都为2.5V，称为静电平，也便是隐性电平。当有信号发送时，CAN_High的电平升高1V，即3.5V，CAN_Low的电平下降1V，即1.5V。
依照界说的：
CAN_H-CAN_L < 0.5V 时分为隐性的，逻辑信号表现为”逻辑1″- 高电平。 CAN_H-CAN_L > 0.9V 时分为显性的，逻辑信号表现为”逻辑0″- 低电平。

CAN信号传输 ：
发送过程： CAN操控器将CPU传来的信号转化为逻辑电平（即逻辑0-显性电平或许逻辑1-隐性电平）。CAN发射器接纳逻辑电平之后，再将其转化为差分电平输出到CAN总线上。

接纳过程： CAN接纳器将CAN_H 和 CAN_L 线上传来的差分电平转化为逻辑电平输出到CAN操控器，CAN操控器再把该逻辑电平转化为相应的信号发送到CPU上。

CAN数据传输：

CAN总线传输的是CAN帧，CAN的通讯帧分红五种，分别为数据帧、长途帧、过错帧、过载帧和帧间隔。

数据帧依据裁定段长度不同分为规范帧（2.0A）和扩展帧（2.0B）

帧开端

由一个显性位（低电平）组成，发送节点发送帧开端，其他节点同步于帧开端；

帧结束

由7个隐形位（高电平）组成。

裁定段
只需总线闲暇，总线上任何节点都能够发送报文，假如有两个或两个以上的节点开端传送报文，那么就会存在总线拜访冲突的或许。可是CAN运用了标识符的逐位裁定方法能够解决这个问题。
CAN总线操控器在发送数据的一起监控总线电平，假如电平不同，则间断发送并做其他处理。假如该位坐落裁定段，则退出总线竞赛；假如坐落其他段，则发生过错事情。

帧ID越小，优先级越高。因为数据帧的RTR位为显性电平，长途帧为隐性电平，所以帧格式和帧ID相同的状况下，数据帧优先于长途帧；因为规范帧的IDE位为显性电平，扩展帧的IDE位为隐形电平，关于前11位ID相同的规范帧和扩展帧，规范帧优先级比扩展帧高。

数据段

一个数据帧传输的数据量为0~8个字节，这种短帧结构使得CAN-bus实时性很高，非常合适汽车和工控运用场合如图27所示。

数据量小，发送和接纳时刻短，实时性高，被搅扰的概率小，抗搅扰能力强。

间断

间断，即CPU在正常履行程序的过程中，遇到外部／内部的紧急事情需求处理，暂时间断(间断)当时程序的履行，而转去为事情服务，待服务结束，再返回到暂停处(断点)继续履行原来的程序。

其他非通用功用 Capsense

CapSense接触感应技能是Cypress半导体运用CY8C21x34系列PSoC芯片开发的、用于接触式按键、接触式滚动条（Slider）、接触式平板（Touchpad）的接触感应技能。它运用PSoC的CY8C21x34系列芯片一些特有的资源，依据电容感应的原理和松懈震动器的技能完成接触感应。差异于其他接触感应技能，CapSense技能具有几乎不需求外围元件，每一个按键的灵敏度可单独调整，一个芯片可一起施行触多个接触式按键和接触式滚动条等长处。

CapSense技能是依据电容感应的原理和松懈震动器来完成接触感应。PCB板上相邻的导线或铜箔之间存在寄生电容Cp。当有手指挨近或接触铜箔时，相当于附加了两个电容，这两个电容等效于并联在Cp上的一个电容Cf。假如在手指与铜箔之间有不导电的介质，它将影响Cf。介质越厚、介质的介电常数r越小，对它的影响就越大。

弥补知识：

寄生电容：本来没有在那个地方规划电容，但因为布线之间总是有互容，互容就好像是寄生在布线之间的相同，所以叫寄生电容，又称杂散电容。

电平信号和差分信号：

电平信号和差分信号是用来描述通讯线路传输方法的，即如何在通讯线路上表达1和0。

电平信号的传输线中有一个参阅电平线（一般是GND），然后信号线上的信号值是由信号线电平缓参阅电平线的电压差决议。

差分信号的传输线中没有参阅电平，一切都是信号线，1和0的表达依托信号线之间的电压差。

电平信号的2根通讯线之间的电平差异简单受到搅扰，传输简单失败；差分信号不简单受到搅扰因而传输质量比较稳定，现代通讯一般都运用差分信号。

发送方和接纳方依照同一个时钟节拍作业就叫同步；发送方和接纳方依照自己的节拍作业就叫异步；

同步通讯中，通讯双方依照统一节拍作业，所以配合很好；一般需求发送方给接纳方发送信息一起发送时钟信号，接纳方依据发送方给它的时钟信号来安排自己的节奏。同步通讯用在通讯双方信息交流频率固定，或许经常通讯时。

异步通讯又名异步告诉。在双方通讯的频率不固守时（有时3ms收发一次，有时3天才收发一次）不合适运用同步通讯，而合适异步通讯。异步通讯时接纳方不用一向介意发送方，发送方需求发送信息时会首先给接纳方一个信息开端的开端信号，接纳方接纳到开端信号后就认为后面紧跟着的便是有用信息，才会开端留意接纳信息，直到收到发送方发过来的结束标志。

并行接口和串行接口：

• 串行、并行首要是考虑通讯线的根数，便是发送方和接纳方一起能够传递的信息量的多少；

• 比如在电平信号下，1根参阅电平线+1根信号线能够传递1位二进制；假如咱们有3根线（2根信号线+1根参阅线）就能够一起发送2位二进制；假如想一起发送8位二进制就需求9根线。在差分信号下，2根线（互相差分）能够一起发送1位二进制；假如需求一起发送8位二进制，需求16根线。

• 似乎并行接口比串行接口要快（串行接口一次只能发送1位二进制，而并行接口一次能够发送多位二进制）要更优秀；可是实践上串行接口才是王道，用的比较广。因为更省信号线，而且对传输线的要求更低、本钱更低；而且串行时能够经过提高通讯速度来提高总体通讯功能，不用定非得要并行。经过这么多年开展，最终胜出的是：异步、串行、差分，比如USB和网络通讯

RS232电平缓TTL电平：

（1）电平信号是用信号线电平减去参阅线电平得到电压差，这个电压差决议了传输值是1还是0。

（2）在电平信号时多少V代表1，多少V代表0不是固定的，取决于电平规范。

• 比如RS232电平中-3V～-15V表明1；+3～+15V表明0；TTL电平则是+5V表明1，0V表明0。
• RS232的电平界说比较大，合适搅扰大、间隔远的状况；TTL电平电压规模小，合适间隔近且搅扰小的状况。
• 台式电脑后面的串口插座便是RS232接口的，在工业上用串口时都用这个，传输间隔小于15米；TTL电平一般用在电路板内部两个芯片之间。