STM内部通信、I2C、USART、
通信接口
（1）定义
用来让单片机和外部的芯片（传感器，存储器等）交换数据用的
（2）作用（为什么需要通信接口）
用GPIO口也可以完成单片机和外部硬件的交换数据，但是GPIO有很大的限制，仅仅它的电平变化远不够完成复杂的通信，以下表格是解释
| 时序同步 | 缺乏公共时钟信号，接收方无法准确知道何时采样数据，容易因时钟漂移导致误码，GPIO口需要双方就位，需要cpu多次的中断，精确的控制每一位传输的时间 |
| 效率 | 用GPIO口通信占用cpu，速度也慢，软件模拟位传输速度慢 |
| 多设备连接 | 每一个设备需要一个专用的IO口，多个设备造成IO口的巨大占用 |
| 协议复杂性与标准化 | 难以实现复杂协议 (寻址、帧结构、错误检测、流控)，不同设备间兼容性差 |
| 抗干扰性和可靠性 | 单线传输易受噪声干扰，长距离传输可靠性低，缺乏错误检测 |
相对应的解决方案就是下面这个表格
| 时序同步 | 提供同步机制： • 同步接口 (SPI, I2C)： 使用专用时钟线 (SCK/SCL) 精确控制采样时刻。 • 异步接口 (UART)： 使用预定义的波特率和起始位/停止位来界定字节边界。 |
| 效率 | 硬件加速与优化： • 硬件控制器自动处理比特级操作 (生成时钟、移入/移出数据)。 • 支持更高传输速率 (MHz 级别)。 • 部分接口支持并行传输 (如 SPI 的多数据线模式)。 |
| 多设备连接 | 支持总线拓扑： • 多个设备共享通信线路 (如 I2C 的 SDA/SCL)。 • 提供寻址机制 (I2C 地址帧) 或片选信号 (SPI 的 SS/CS) 来选择目标设备。 |
| 协议复杂性与标准化 | 定义标准协议： • 规范物理层、数据链路层 (数据帧格式、地址、错误检测如奇偶校验/CRC)。 • 确保不同厂商设备间的互操作性。 |
| 抗干扰性和可靠性 | 增强鲁棒性： • 差分信号 (RS-485, CAN, USB)： 使用双线传输相位相反信号，抗共模干扰能力强。 • 内置错误检测机制 (奇偶校验、CRC)，可请求重传或报告错误。 |
USART、UART
（1）定义：USART （Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/异步接收/发送器；UART 通用异步接收/发送器；是一种常用的通信接口
（2）没有地址概念，不区分主从设备
（3）直接连接两台设备，速度可达2Mbit/s
（4）近距离通信（如果增加变压芯片RS232，RS485提高电压保证稳定性，可以达到20m、1km）
SPI
（1）SPI（Serial Peripheral Interface）协议是一种常用的串行通信协议
（2）近距离通信（板级通信）
（3）全双工
（4）最高传输速度18MB/s
（5）区别主设备，从设备；一个主设备（单片机），其他都是从设备
I2C
（1）I2C协议（Inter-Integrated Circuit）是一种简单的双向二线制同步串行总线协议
（2）近距离通信（板级通信）
（3）半双工
（4）只有一个主设备（单片机），可以挂几百个从设备
CAN
（1）控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号
（2）远距离通信（可达10km）
（3）传输速度可达1MB/s
（4）每个设备即可当主设备，也可当从设备
| 特性 | USART/UART | SPI | I2C | CAN |
|---|---|---|---|---|
| 全称 | USART: 通用同步/异步接收/发送器 UART: 通用异步接收/发送器 | Serial Peripheral Interface（串行外设接口） | Inter-Integrated Circuit（集成电路互联） | Controller Area Network（控制器局域网） |
| 通信类型 | 异步（UART）或同步（USART） | 同步 | 同步 | 异步 |
| 双工模式 | 全双工 | 全双工 | 半双工 | 半双工 |
| 主从结构 | 无主从区分 | 主从结构（1主多从） | 主从结构（1主多从，支持数百从设备） | 无严格主从，设备可主动发送数据 |
| 通信距离 | 近距离（增加RS232/RS485可达20m-1km） | 板级通信（短距离） | 板级通信（短距离） | 远距离（可达10km） |
| 最大速度 | 2 Mbps | 18 Mbps | 标准模式100kbps，高速模式3.4Mbps | 1 Mbps |
| 线路数量 | 2线（TX、RX） （无时钟线，UART需约定波特率） | 4线（SCLK、MOSI、MISO、SS） | 2线（SDA、SCL） | 2线（CAN_H、CAN_L，差分信号） |
| 地址机制 | 无地址概念 | 通过片选（SS）选择从设备 | 7/10位从设备地址 | 报文ID标识优先级 |
| 典型应用 | 设备间简单通信（如MCU与PC） | 高速板级通信（如传感器、Flash存储器） | 多设备控制（如EEPROM、温湿度传感器） | 工业控制、汽车电子（抗干扰强，实时性高） |
| 扩展性 | 点对点连接 | 从设备数量受主设备片选线限制 | 支持多从设备（地址空间限制） | 多节点网络，支持广播和优先级仲裁 |
| 信号类型 | 单端信号 | 单端信号 | 单端信号 | 差分信号（抗干扰强） |