常见外设学习以及无线通信频率

本文主要是介绍常见外设学习以及无线通信频率，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

常见外设

UART

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是一种异步、串行、全双工的通信总线。

UART 有3根线，分别是：发送线（TX）、接收线（RX）和地线（GND），通信时必须将双方的TX和RX交叉连接并且GND相连才可正常通信。

UART 中，发送和接收设备之间的时钟频率可以不同，但是它们需要约定相同的波特率（传输速率）来确保数据的正确传输。

UART的时序

起始位：1个字长，保持逻辑0电平；
数据位：数据可以是5，6，7，8位，构成一个字符，一般都是8位。先发送最低位LSB，再发送最高位MSB（小端模式）。
校验位：可选；奇校验（Odd Parity）：如果数据位中1的数目是偶数，则校验位为1才能满足1的个数为奇数，如果1的数目是奇数，校验位为0。即加上校验位后，1的数目是奇数。
偶校验（Even Parity）：如果数据为中1的数目是偶数，则校验位为0才能满足1的个数为偶数，如果1的数目是奇数，校验位为1。即加上校验位后，1的数目是偶数。
停止位：长度一般为1、1.5、2个波特率周期，保持逻辑1电平。

RS485

RS485是串行通信标准，使用差分信号传输，抗干扰能力强，常用于工控领域。

RS485只需要两根线，通常被称为A线和B线，用于传输数据和接收数据。

A线和B线之间的电压差用于表示数据的逻辑状态。

当A线相对于B线的电压为正时，表示逻辑“1”；

当A线相对于B线的电压为负时，表示逻辑“0”。

两线制通常使用双绞线作为传输介质，具有较好的抗干扰能力和较长的传输距离。

RS485的特点

接口电平低：RS485的接口电平比RS232降低了，不易损坏接口电路的芯片。它的逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-2到-6V表示。这种低电平的接口设计使得RS485在传输数据时更加稳定，并且能够减少电磁干扰的影响。

传输距离远：RS485总线在传输速率较低时（例如100Kbps），其最远传输距离可以达到1200米以上。这使得RS485非常适合于需要长距离传输的应用场景。

传输速率高：RS485的传输速率非常高，在短距离（如10米）传输时，其数据最高传输速率可以达到35Mbps。即使在长距离（如1200米）传输时，其传输速度也能达到100Kbps。这使得RS485能够满足高速数据传输的需求。

抗干扰能力强：RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，这种设计增强了其抗共模干扰能力，使得RS485在电磁干扰较严重的环境下也能保持稳定的通信。

接口简单：RS485接口采用差分信号传输，只需要两根信号线（A+和B-）就可以进行正常的通信，连接简单方便。

IIC

IIC（Inter-Integrated Circuit）是一种同步、串行、半双工的通信协议，也被称为I2C（Inter-Integrated Circuit）。

IIC使用两根线（时钟线SCL和数据线SDA）进行通信，同时支持多个设备共享这两根线，因此适用于多主设备和多从设备的应用场景。

IIC总线结构图

① 由时钟线SCL和数据线SDA组成，并且都接上拉电阻，确保总线空闲状态为高电平。

② 总线支持多设备连接，允许多主机存在，每个设备都有一个唯一的地址。

③ 连接到总线上的数目受总线的最大电容400pf限制。

④ 数据传输速率：标准模式100k bit/s 、快速模式400k bit/s 、高速模式3.4Mbit/s。

IIC协议时序

有效数据：在SCL为低电平时，准备数据，在SCL变为高电平之前准备好数据。SCL为高电平时，数据才是有效的。

起始信号(S)：当SCL为高电平时，SDA从高电平变为低电平。

应答信号：因为发送完数据后，主机会释放SDA，所以上拉电阻影响下SDA默认为高，而从机拉低SDA就是确认收到数据即ACK，否则NACK。

停止信号(P)：当SCL为高电平时，SDA从低电平变为高电平。

SPI 

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写，是一种高速的，同步，全双工的通信总线。常用于短距离通讯，主要是在嵌入式系统中。它使用主从架构进行通信。通常情况下，一个主设备控制一个或多个从设备。

一般使用4条线进行通信，分别是：

MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出，从设备输入。
MISO（Master In Slave Out）：主设备输入，从设备输出。
SCLK（Serial Clock）：时钟信号，由主设备产生。
SS（Slave Select）：从设备选择信号，由主设备控制。

连接方式

常规SPI模式

在常规模式下，主机需要为每个从机提供单独的片选信号。一旦主机使能(拉低)片选信号，MOSI/MISO线上的时钟和数据便可用于所选的从机。如果使能多个片选信号，则MISO线上的数据会被破坏，因为主机无法识别哪个从机正在传输数据。

菊花链模式

在某些情况下，多个从设备可以通过串联相连形成菊花链连接方式。主设备通过MOSI将数据连续发送到一个从设备，然后该从设备再将数据传递给下一个从设备，依此类推。

ADC

ADC(全称 Analog-to-Digital Converter )，指模拟/数字转换器。

首先，传感器会采集物理量，并将这些物理量转换为电压。ADC可以采集这些电压，并将这些电压转换为数字量，让单片机进行处理。

ADC的特性

量程：能测量的电压范围 0 ~ 3.6V

分辨率：表示ADC能辨别的最小模拟量，用二进制位数表示，比如：8、10、12、16位等。位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长。

转化时间：表示完成一次A/D转换所需要的时间，转换时间越短，采样率就可以越高。

精度：最小刻度基础上叠加各种误差的参数，精度受ADC性能、温度和气压等影响。

量化误差：用数字量近似表示模拟量，采用四舍五入原则，此过程产生的误差为量化误差。

转换序列：

A/D转换被组织为两组：规则组（常规转换组）和注入组（注入转换组）。

在F1中，规则组最多可以有16个转换，注入组最多有4个转换。

注入组的优先级比规则组高，规则组的转换可以被注入组打断。比如说，当规则组正在转换时，触发了注入组的转换，那么规则组正在进行的转换结束后，会去进行注入组的转换。执行完全部注入组的转换后，才会回来继续执行规则组的转换。

中断

ADC中断事件有：规则通道转换结束、注入通道转换结束、设置了模拟看门狗状态位、溢出（F1没有）。

规则组每个通道转换结束后，除了可以产生中断外，还可以产生DMA请求，我们利用DMA及时把转换好的数据传输到指定的内存里，防止数据被覆盖。

ADC的工作模式

单次转换、连续转换、扫描模式、不扫描模式

不同模式组合的作用

单次转换模式（不扫描）：只转换一个通道，而且是一次，需等待下一次触发。

单次转换模式（扫描）：选中的所有通道都转换一次。

连续转换模式（不扫描）：只会转换一个通道，转换完后会自动执行下一次转换。

连续转换模式（扫描）：选中的所有通道都转换一次，并自动进入下一轮转换。

 在进行ADC通道转换时，转换模式决定通道转换的次数；而扫描模式决定转换的通道数。

单总线

单总线（1-Wire）是美国DALLAS公司推出的外围串行扩展总线技术，它是一种简单的信号传输电路，可通过一根共用的数据线实现主控制器与一个或一个以上从器件之间的半双工双向通信。这种总线技术与SPI、I²C串行数据通信方式不同，它采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的。

单总线只有一根数据线系统中的数据交换、控制都在这根线上完成。设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，这样允许设备不发送数据时释放总线，以便其他设备使用总线。

单总线时序控制

单总线是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能答应。

主机访问1-wire器件都必须严格遵循单总线命令序列： 初始化、ROM命令、功能命令 。如果出现序列混乱，1-wire器件不会响应主机（搜索ROM命令，报警搜索命令除外）。因此，器件需要要求遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性。

该协议由通过一条线来传送的四种信令组成:包括复位脉冲和在线应答脉冲的复位序列、写0时隙、写1时隙、读时隙。除在线应答脉冲以外,所有其它信号都由总线主机发出,并且发送的所有数据和命令都是字节的低位在前。主机与从机的数据通信是通过时隙完成的,在每个时隙只能传送一位数据。通过写时隙可把数据从主
机传送给从机,通过读时隙可把数据由从器件传送
给主机,将完成一位传输的时间称为一个时隙。

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