【备战软考（嵌入式系统设计师）】12 - 嵌入式系统总线接口

我们嵌入式系统的总线接口可以分为两类，一类是并行接口，另一类是串行接口。

并行通信就是用多个数据线，每条数据线表示一个位来进行传输数据，串行接口就是一根数据线可以来一位一位地传递数据。

从上图也可以看出，并行通信的优点就是传输效率高，缺点就是占用的数据线比较多。而串行通信的优缺点是和并行通信相反的，优点是省数据线，缺点是传输速率较低。

并行通信用的不是很多（跟串行通信相比），我们就记几个总线知道它们是并行的就行：IEEE488，SCSI，MXI。

串行将数据一位一位传输，也就是每一位数据都占一段固定的时间长度。

通信模式上分为三种：单工，半双工，全双工。

单工就是只能是A给B传输数据，而B不能给A传输数据，也就是数据是单向流动的。

半双工就是A和B可以相互发送数据，但是不能同时发送，也就是A给B发的时候B不能给A发，而B给A发的时候A不能给B发，因为数据线就一条，两边同时发会让信号混在一起。

全双工就是A和B在任何时候都可以给对方发送数据，一般是拥有多条数据线的时候才能实现。

通信方式上分为两种：同步和异步。

同步通信对硬件的要求比较高，因为需要双方的时钟信号一致（同频同相），但是传输速率高，因为不需要过多的控制位去控制双方同步。同步通信可以将多个字符聚集成一个字符块，在字符块的开始和结尾加上同步字符，这和异步差不多，区别在于同步通信传输的字符块可以有多个bit，而异步通信则是较少的bit组成一个字符块，可以参考我们之前说过的UART，我们常用的配置是8位数据位，一位停止位，无校验位，也就是说一个字符块只有一个Byte。

异步通信的数据是一帧一帧传输的，每帧数据需要包含起始位，数据位，校验位（不一定要），停止位，因此每次发送数据，实际上发送的内容中只有中间的数据位才是有用的数据，因此跟同步相比，数据传输的速率较低。但是好处就在于对硬件的要求低，我们用软件模拟都行。不需要同步时钟，还是拿UART举例，我们用串口通信的时候只需要通信双方共地，然后连接RX和TX即可对吧，不需要同步时钟。

关于接口我们再介绍一下RS家族（Recommand Standard，推荐标准）：

RS-232，由美国电子工业协会提出的一种串行通用接口标准。在这个规定中规定了25条线，但是实际上我们只用九条线，也就是DB-9的插接件。

可能小伙伴一听到这个RS-232就懵逼了，但是实际上我们都见过（应该吧）。

在实验室里还蛮常见的，一些看起来很屌的仪器用的通信接口用的都是这些。

我们就拿上面的图片来简单介绍一下这九根线分别是做什么的。

上图中有标号1、5、6、9，1和5之间大家脑补一下2~4，6和9之间大家脑补一下7和8。

1、CD，载波检测，用于通知是否处于在线状态。

2、RXD，接收数据线。

3、TXD，发送数据线。

4、DTR，数据终端就绪，高电平时表示可以传输数据。

5、SG，接地信号线。

6、DSR，数据设备就绪。

7、RTS，请求发送。

8、CTS，清除允许发送。

9、RI，振铃提醒。

虽然RS-232已经从原本的25条线被砍到9条线了，但是我们可以更极端一点，只连接RXD，TXD和SG（共地）就可以进行最简单的通信了，就跟我们的串口通信一样了。

在RS-232的基础上还有RS-422和RS-485。

RS-422是RS-232的改进版，将原本的RXD和TXD替换成了差分信号，也就是平衡传输。

原本我们用一根TXD（RXD）就用来传输信号了，高电平就是逻辑1，低电平就是逻辑0，但是这种方式很容易受外界干扰使得传输出现误差。

差分信号则是使用两根线来传输信号，逻辑1就是其中一根数据线是+5V（举个例子，这边可以看成是+nV），另一根数据线是-5V，则两根数据线的电压差就是10V，这表示逻辑1。逻辑0则是两根数据线都是0V（也是举个例子，实际上两根数据线的电压差相差不多即可）。这样使用差分信号，那么就算干扰，也是两根数据线一起受到干扰，它们之间的电压差不会有很明显的改变，也就是传输更加可靠了。并且因为是全双工的，因此传输线路有两条，每条需要两根差分信号线，所以在极简的状态下只需要4根数据线即可（RXD-，RXD+，TXD-，TXD+）。

RS-485是建立在RS-422的基础上的，它们的差别首先是差分电压不一样，RS-485的差分信号的电压差更大，这意味着出现误差的概率进一步减小，因此RS-285的传输距离也就比RS-422更远了。并且RS-285是半双工的，因此所需的数据线只需要两条。

最后简单总结一下RS家族。

RS-232，一对一，全双工，传输距离小。

RS-422，一对多，全双工，使用差分信号。最多连接10个设备。

RS-485，多对多，半双工，使用差分信号。最多连接32个设备。

我们来看个选择题。我们知道RS-422和RS-485都是使用的差分信号，差分信号每条通道是两根差分信号线，因此RS-422最少是4根线，而RS-485最少只要2根线。