串行总线详解：UART, SCI, USB与嵌入式通信

该文档是关于通信总线的详尽总结，主要关注嵌入式系统中的串行总线，如UART、SCI、SPI、I2C、USB、CAN和LIN等，讨论了它们的速度、物理接口和通信方式的差异，并提供了性能比较和选择建议。 在嵌入式系统设计中，通信总线扮演着至关重要的角色，使得处理器、控制器与其他设备之间能够有效地交换信息。串行总线在成本、速度和可靠性方面逐渐成为主流，尤其是在消费电子、计算机外设、汽车和工业应用领域。 1. 通用异步接收器传输器(UART)：UART是一种常见的串行通信接口，用于实现设备间的全双工通信。它通常用于低速连接，例如调试端口，速度通常在几kbps到几十kbps之间。 2. 串行通信接口(SCI)：也称为UART的变种，例如RS-232，常用于设备间的长距离通信。 3. 通用串行总线(USB)：USB提供高速数据传输，支持多种设备类型，如键盘、鼠标、打印机等，速度范围从USB 1.1的12Mbps到USB 4的40Gbps。 4. 同步外设接口(SPI)：SPI是一种主-从架构的简单串行总线，用于微控制器与传感器、显示设备等高速通信，速度可达几十Mbps。 5. 内部集成电路(I2C)：由飞利浦（现NXP）开发，I2C是一个多主设备总线，用于连接低速外设，如实时时钟、EEPROM等，速度通常在100kbps到3.4Mbps之间。 6. 控制器区域网(CAN)：CAN总线广泛应用于汽车电子，具有错误检测和容错能力，适合在噪声环境中传输数据。 7. 本地互连网(LIN)：LIN是一种成本效益高的串行总线，适用于汽车中的子系统通信，速度较低，通常在10kbps左右。 串行总线相较于并行总线的优势在于需要较少的线路，降低了引脚数量，减少了封装尺寸，简化了PCB设计，降低了硬件成本，并且易于扩展和故障排查。然而，并行总线在速度上具有优势，如Rambus的高速总线可以达到非常高的数据传输速率。 选择通信总线时，需要综合考虑应用需求，如传输速度、功耗、成本、接口复杂性、网络规模等因素。文档中的比较图表（表1）提供了这些总线的关键性能指标，有助于工程师根据具体项目需求做出合适的选择。