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12/24 2024
前言
一般微处理器MCU内置多种协议的控制功能，例如STM32F103C8系列就内置了I2C、CAN等控制器，所以通信接口芯片更多指的是收发器Transceiver。
通信接口芯片以CAN、RS422/RS485为主，RS232、USB、以太网为辅。
1. CAN收发器
重点品牌有：NXP恩智浦（荷兰）
1.1 NXP恩智浦
重点系列有TJA1042、TJA1043、TJA1050、TJA1051系列。重点型号有TJA1042T/1J、TJA1050T/CM,118、TJA1051T/3/1J等
1.2 TI德州仪器
重点系列：SN65HVD23X系列。重点型号有SN65HVD230DR等
2. RS422/RS485收发器
重点品牌：Maxim美信（美国，被ADI亚德诺收购）、TI德州仪器（美国）、Exar（美国，被MaxLinear迈凌收购）
2.1 Maxim美信
① MAX485系列。重点型号有MAX485ESA+T
② MAX3485系列。重点型号有MAX3485ESA+T、MAX3485EESA+T
③ MAX13487E/13085E系列。重点型号有MAX13487EESA+T、MAX13085EESA+T
2.2 TI德州仪器
重点型号有SN65LBC184DR、SN65HVD3082EDR、SN75176BDR
2.3 Exar
重点系列：
① SP3485系列。重点型号有SP3485EN-L/TR② SP485E系列。重点型号有SP485EEN-L/TR
3. RS232收发器
重点品牌：Maxim美信（美国，被ADI亚德诺收购）、TI德州仪器（美国）、Exar（美国，被MaxLinear迈凌收购）
3.1 Maxim美信
重点系列：
① MAX3232系列。重点型号有MAX3232ESE+T、MAX3232CSE+T、MAX3232EUE+T② MAX232系列。重点型号有MAX232ESE+T、MAX232CSE+T
3.2 TI德州仪器
重点系列：MAX3232系列。重点型号有MAX3232IDR、MAX3232IPWR、MAX3232EIDR等
3.3 Exar
重点系列：SP3232系列。重点型号有SP3232EEN-L/TR、SP3232EEY-L/TR、SP3232EEA-L/TR。
4. USB转换芯片
USB接口是常用的通信接口，有时需要和其他协议的通信接口进行交互，就涉及转换芯片。例如USB和UART转换需要CP2102芯片，USB和RS232转换需要CH340芯片
重点品牌有：FTDI（英国）、SILICON LABS芯科（美国，被Skyworks收购）、WCH南京沁恒（中国南京）
4.1 FTDI
聚焦于USB和RS232转换芯片
重点型号有FT232RL、FT4232HL、FT2232HL、FT232RQ
4.2 WCH南京沁恒
聚焦于USB和RS232转换芯片
重点型号有CH340N、CH340C、CH340E、CH340G，最大差异是封装不同。
4.3 SILICON LABS芯科
聚焦于USB和UART转换芯片
重点型号有CP2102、CP2102N、CP21045. 以太网芯片
以太网芯片分为以太网收发器Ethernet Transceiver和以太网控制器Ethernet Controller。
5.1 以太网收发器
重点品牌：Microchip微芯（美国）、REALTEK瑞昱（中国台湾）
Microchip微芯重要系列：LAN8720系列。重点型号有LAN8720AI-CP-TR、LAN8720A-CP-TR
REALTEK瑞昱
重点型号有RTL8211F-CG、RTL8152B-VB-CG
5.2 以太网控制器
重点品牌：WIZNET，重点型号是W5500
6. 知识科普
6.1 什么是通信？
举个例子。就像电脑和键盘属于不同设备，当我们在键盘上敲字的时候，显示器能够显示出相应的内容，这是因为它们借助连接的通信线实现了数据通信。所以，通信就是不同设备之间的数据传输。
6.2 什么是通信协议？
在计算器的世界里，只有0和1。通过一串0和1组成的数字串来传递现实世界里的文字。那么如何保证两个设备之间准确通信呢？那就要指定规则，也就是通信协议。
【通信协议】指的是数据传输的物理协议，包括通信接口、通信方式、字节定义和主从站的定义。最常见的通信协议有四种：分别是UART、CAN、SPI、I2C。
【UART】全称Universal Asynchronous Transmitter，通用异步收发传输器。是一种异步串行通信协议。它的核心是规定数据帧格式，次是起始位Start Bit、数据位Data Frame、校验位Parity Bits、停止位Stop Bits。所以，UART是一种软件层面的协议，定义了我们的信息如何封装成01的数字串。
控制芯片都内置UART控制器，具有收发功能。所以硬件层面完成芯片之间的连接，在软件层面配置好UART规则的配置参数即可。
以两个芯片之间通信为例。
在硬件层面，两个芯片通过3条线连接，分别是RX、TX、GND。RX指发送引脚、TX指接受引脚、GND指接地引脚。
在软件层面，规定波特率大小、起始位、数据位、校验位、停止位的位数。数据位是通信的内容，其他位是用于判断。
那么，什么电压代表0，什么电压代表1呢？
这里涉及通信接口，规定各个引脚定义和电平规则。可认为是硬件层面的协议。最常见的是【3.3V/5V TTL】。一般芯片的引脚电压为3.3V或者5V，所以芯片引脚引出的电压即为TTL电压。3条线连接，分别是RX、TX、GND。
发送端：电压≥2.4V代表1，≤0.4V代表0；接收端：电压≥2.0V代表1，≤0.8V代表0。适用于0.5m以内的通信，例如芯片之间或电路板之间的通信。
为了满足更长距离的通信，发展出【RS232】，适用0.5m~12m的通信。3条线连接，分别是RX、TX、GND。
-15V ~ -3V代表1，+3V ~ +15V代表0。
高低电平的范围更大，所以容错率更高，抗干扰能力更强，所以通信距离更远。
为了满足更更长距离的通信和一对多通信，发展出【RS422】，适用于12m~1100m的通信。
采用差分信号传输，共5条线，TX+、TX-、RX+、RX-、GND。
差分信号使用两条信号线的电平差值来表示逻辑电平，双绞线缠绕方式，所以某一条数据线受到干扰，另外一条也会同时变化，但是差值不变。所以通信距离更更远。
RS422虽然是全双工通信，即硬件层面，每个端都能接收和发送数据，但是只能实现一对多的单向通信，即一个发送端，多个接收端，软件层面配置限制了。没有实现多点相互收发通信，所以发展出【RS485】。
采用差分信号传输，只有2条线，分别是A+和B-，+表示差分的正端，-代表差分的负端。
RS485是半双工通信，即收发都是靠相同的两条线进行，每一个端都能接收和发送数据。
在设备内部，一般用3引脚连接即可，电路板上会有UART协议的通信接口；在设备之间连接用的是DB9连接器。
不同通信接口可以进行转换。如下图：
【SPI】Serial Peripheral Interface，串行外设接口，同步串行通信协议，广泛应用于微控制器与各种外部芯片（如传感器、EEPROM 存储芯片等）之间的通信。
【I2C】Inter-Integrated Circuit，集成电路总线，同步串行通信协议，常用于连接多个电子设备在同一总线上进行通信，比如在智能家电的控制电路板上，主控芯片通过 I2C 总线与多个功能芯片（像显示驱动芯片、按键扫描芯片等）进行数据交互，主控芯片发出时钟信号，各芯片依据此信号同步传输和接收数据，实现设备内部各功能模块之间的协调工作。
【CAN】Controller Area Network，最初是为汽车内部的电子系统通信而设计的，现在也广泛应用于工业自动化、机器人等领域。它的特点是可靠性高、抗干扰能力强、支持多节点同时通信，在一条总线上可以连接多个电子设备（如汽车发动机的各个控制单元、工业机器人的关节电机控制器等），各个节点通过识别不同的标识符来判断消息是否是给自己的，然后进行相应的接收或发送操作，有效地避免了总线冲突，保障了通信的顺畅。
6.3 什么是串行和并行？
举个例子。想象数据是行人，而通信线路是桥梁。当8位行人需要通过一座仅供一人通行的桥梁时，他们必须一个接一个地排队过桥，这类似于串行。相反，如果有8座完全相同的桥梁，那么8位行人可以同时过桥，这种情况则类似于并行。所以，串行就是数据一个接一个的传输，并行就是数据一起同时传输。
在日常生活中，串行通信所以更为常见、通用。串行通信由于其接线简单、传输距离远且抗干扰能力相对较强等优点，例如网络传输、远程监控、无线通讯、电脑连接外部设备通信等。
并行通信一般用于电脑内存的数据读写等。
6.4 什么是单工通信、半双工通信、全双工通信？
举个例子。广播就是单工通信，对讲机就是半双工工通信，打电话就是全双工通信。
【半双工通信】在使用对讲机交流时，双方需要轮流说话和收听，不能同时进行双向交流。允许数据在两个方向上进行传输，但不能同时进行，同一时刻要么处于发送状态，要么处于接收状态，需要通过切换操作来改变信息传输的方向。
【全双工通信】能够实现双方同时进行双向的数据传输，也就是数据可以在两个方向上同时发送和接收，就好比两个人打电话，双方都可以同时说话，也能同时听到对方说话，彼此的交流是双向且同步的。
6.5 什么是同步通信、异步通信？
【同步通信】是一种按照固定的时钟频率来传输数据的通信方式。发送方在发送数据前，会先发送一个特定的同步信号，用于接收方与发送方的时钟信号同步。同步建立后，数据便在时钟信号的频率下逐位发送和接受。
【异步通信】是一种无需等待对方响应即可传输的通信方式。通信以一个字符（8位）为单位，在字符前后增加开始和结束标识位。那么每个字符之间的时间间隔可以不固定。接收方通过开始和结束标志位来判断并接受传输的内容。6.6 什么是波特率Baud Rate？
波特率表示每一秒传输的二进制位数。二进制位数是指一个0或1。波特率越大，传输速度越快。通信的双方必须使用相同的波特率，是确保数据正确传输的条件之一。