串口通信(串行通信)有多種類型,根據協議、電氣標準和應用場景的不同,主要可以分為以下幾類:
一、按通信協議分類
1. 異步串口通信
- UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)
- 特點:無時鐘信號,依賴預定義的波特率實現同步,數據以字節為單位傳輸。
- 應用:常見于單片機、傳感器、早期計算機(如RS-232接口)。
- 常見搭配:通常與RS-232、RS-422、RS-485等物理層標準結合使用。
2. 同步串口通信
- SPI(Serial Peripheral Interface)
- 特點:全雙工、高速(可達數十MHz),需時鐘信號(SCLK),支持多從設備(通過片選信號)。
- 應用:Flash存儲器、顯示屏、傳感器(如陀螺儀)。
- I2C(Inter-Integrated Circuit)
- 特點:半雙工、兩線制(SDA數據線 + SCL時鐘線),支持多主多從設備,地址尋址。
- 應用:EEPROM、溫度傳感器、低復雜度外設。
二、按物理層標準分類
1. RS-232
- 特點:點對點通信,電壓范圍±3~15V,傳輸距離短(<15米),抗干擾能力弱。
- 應用:早期計算機串口、工業設備調試。
2. RS-422
- 特點:差分信號傳輸,支持點對多(一主多從),傳輸距離長(約1200米),抗干擾強。
3. RS-485
- 特點:基于RS-422改進,支持多設備總線通信(半雙工),廣泛應用工業領域。
三、其他特殊類型
1. 1-Wire(單總線)
- 特點:單線實現供電+通信,低速但成本低,支持多設備。
- 應用:溫度傳感器(如DS18B20)、電子標簽。
2. USB虛擬串口
- 特點:通過USB協議模擬傳統串口(如CH340、CP2102芯片),兼容現代計算機。
3. CAN總線
- 特點:差分信號,高可靠性,用于汽車、工業控制(嚴格來說屬于現場總線)。
四、對比總結
類型 | 通信方式 | 典型速度 | 線數 | 應用場景 |
UART | 異步 | 115.2 kbps | 2+ | 調試、簡單設備通信 |
SPI | 同步 | 10+ MHz | 4+ | 高速外設(存儲、屏) |
I2C | 同步 | 100 kHz~3.4 MHz | 2 | 低復雜度多設備通信 |
RS-485 | 異步/差分 | 10 Mbps | 2 | 工業長距離通信 |
五、選擇建議
- 短距離調試:UART + RS-232。
- 工業環境:RS-485或CAN總線。
- 高速芯片通信:SPI。
- 多設備低成本:I2C或1-Wire。
根據具體需求選擇適合的串口類型,可兼顧速度、距離、抗干擾性和成本。