你都知道STM32常见的通信方式有哪些吗

　　STM32常见通信方式（TTL、RS232、RS485、I2C，SPI，CAN）总结
　　一、TTL电平：全双工（逻辑1： 2.4V–5V 逻辑0： 0V–0.5V）
　　1、硬件框图如下，TTL用于两个MCU间通信
　　
　　2、‘0’和‘1’表示
　　
　　二、RS-232电平：全双工（逻辑1：-15V–5V 逻辑0：+3V–+15V）
　　1、硬件框图如下，TTL用于MCU与PC机之间通信
　　
　　2、‘0’和‘1’表示
　　
　　三、RS-485：半双工、（逻辑1：+2V–+6V 逻辑0： -6V—2V）这里的电平指AB 两线间的电压差。
　　1、硬件框图如下
　　
　　2、‘0’和‘1’表示
　　
　　四、CAN总线：逻辑1：-1.5V–0V 逻辑0：+1.5V–+3V）这里的电平指CAN_High、CAN_Low 两线间的电压差。
　　1、硬件框图如下
　　
　　2、‘0’和‘1’表示
　　
　　以上总结：
　　1、从单片机软件编程角度来说，RS232、RS-485最终结果都是转换为TTL电平方式与单片机通信（CAN收发器把差分信号转化为TTL–》CAN控制器（MCU））。其目的都是提高通信质量，提高抗干扰能力。
　　2、TTL、RS232是逻辑电平信号。RS-485、CAN为差分信号。
　　五、I2C
　　5.1 I2C物理层
　　
　　5.2 I2C协议层
　　
　　5.3 数据的起始信号与停止信号
　　
　　5.4数据有效性
　　
　　I2C 协议在 SCL 高电平时对 SDA 信号采样， SCL 低电平时 SDA准备下一个数据。
　　SPI
　　标准SPI
　　标准SPI通常就称SPI，它是一种串行外设接口规范，有4根引脚信号：clk ， cs， mosi， miso
　　Dual SPI
　　它只是针对SPI Flash而言，不是针对所有SPI外设。对于SPI Flash，全双工并不常用，因此扩展了mosi和miso的用法，让它们工作在半双工，用以加倍数据传输。也就是对于Dual SPI Flash，可以发送一个命令字节进入dual mode，这样mosi变成SIO0（serial io 0），mosi变成SIO1（serial io 1），这样一个时钟周期内就能传输2个bit数据，加倍了数据传输
　　Qual SPI
　　与Dual SPI类似，也是针对SPI Flash，Qual SPI Flash增加了两根I/O线（SIO2，SIO3），目的是一个时钟内传输4个bit
　　所以对于SPI Flash，有标准spi flash，dual spi ， qual spi 三种类型，分别对应3-wire， 4-wire， 6-wire，在相同clock下，线数越多，传输速率越高。
　　btw：spi flash一般为NOR Flash
　　SPI接口介绍
　　SPI是由美国摩托罗拉公司推出的一种同步串行传输规范，常作为单片机外设芯片串行扩展接 口。SPI有4个引脚：SS（从器件选择线）、SDO（串行数据输出线）、SDI（串行数据输入线）和SCK（同步串行时钟线）。SPI可以用全双工通信 方式同时发送和接收8（16）位数据，过程如下：主机启动发送过程，送出时钟脉冲信号，主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器，同时从移位寄存 器中的数据通过SDI移人到主移位寄存器中。8（16）个时钟脉冲过后，时钟停顿，主移位寄存器中的8（16）位数据全部移人到从移位寄存器中，随即又被 自动装入从接收缓冲器中，从机接收缓冲器满标志位（BF）和中断标志位（SSPIF）置“1”。同理，从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中，随 即又被自动装入到主接收缓冲器中．主接收缓冲器满标志位（BF）和中断标志位（SSPIF）置“1”。主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志 位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据。同样，从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据，这样就完成了一 次相互通信过程。这里设置dsPIC30F6014为主控制器，ISD4002为从器件，通过SPI口完成通信控制的过程。
　　SPI总线协议
　　SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
　　假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
　　那么第一个上升沿来的时候 数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在 8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。
　　例子：
　　假设主机和从机初始化就绪：并且主机的***uff=0xaa，从机的***uff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍：假设上升沿发送数据
　　脉冲 主机***uff 从机***uff sdi sdo
　　0 10101010 01010101 0 0
　　1上 0101010x 1010101x 0 1
　　1下 01010100 10101011 0 1
　　2上 1010100x 0101011x 1 0
　　2下 10101001 01010110 1 0
　　3上 0101001x 1010110x 0 1
　　3下 01010010 10101101 0 1
　　4上 1010010x 0101101x 1 0
　　4下 10100101 01011010 1 0
　　5上 0100101x 1011010x 0 1
　　5下 01001010 10110101 0 1
　　6上 1001010x 0110101x 1 0
　　6下 10010101 01101010 1 0
　　7上 0010101x 1101010x 0 1
　　7下 00101010 11010101 0 1
　　8上 0101010x 1010101x 1 0
　　8下 01010101 10101010 1 0
　　这 样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被 动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据 主机的名准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来
　　SPI 总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信：一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI主要特点有：可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束 中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。图3示出SPI总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式（实线表示）：
　　SPI总线接口及时序
　　SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传 输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿 （上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI总线接口时序如下所示。
　　
　　SPI功能模块的设计
　　根据功能定义及SPI的工作原理，将整个IP Core分为8个子模块：uC接口模块、时钟分频模块、发送数据FIFO模块、接收数据FIFO模块、状态机模块、发送数据逻辑模块、接收数据逻辑模块以及中断形式模块。
　　深入分析SPI的四种传输协议可以发现，根据一种协议，只要对串行同步时钟进行转换，就能得到其余的三种协议。为了简化设计规定，如果要连续传输多个数据，在两个数据传输之间插入一个串行时钟的空闲等待，这样状态机只需两种状态（空闲和工作）就能正确工作。
　　CAN
　　CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
　　它的通信速度较快，通信距离远，最高1Mbps（距离小于40米），最远可达10千里（速率低于5Kbps）。在总线空闲时，所有单元都可以发送消息（多主控制），而两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。
　　CAN协议经过ISO标准化后有两个标准：ISO11898标准和ISO11519-2标准。其中ISO11898是针对通信速率为125Kbps~1Mbps的高速通信标准，而ISO11519-2是针对通信速率为125Kbps以下的低速通信标准。
　　本章，我们使用的是450Kbps的通信速率，使用的是ISO11898标准，该标准的物理层特征如图1所示：
　　
　　从该特性可以看出，显性电平对应逻辑0，CAN_H和CAN_L之差为2.5V左右。而隐性电平对应逻辑1，CAN_H和CAN_L之差为0V。在总线上显性电平具有优先权，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。而隐形电平则具有包容的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。另外，在CAN总线的起止端都有一个120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射。
　　CAN协议是通过以下5种类型的帧进行的：
　　l 数据帧
　　l 摇控帧
　　l 错误帧
　　l 过载帧
　　l 帧间隔
　　另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11 个位的标识符（ID），扩展格式有29 个位的ID。
　　1.数据帧
　　数据帧一般由7个段构成，即：
　　（1） 帧起始。表示数据帧开始的段。
　　（2） 仲裁段。表示该帧优先级的段。
　　（3） 控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
　　（4） 数据段。数据的内容，一帧可发送0~8个字节的数据。
　　（5） CRC段。检查帧的传输错误的段。
　　（6） ACK段。表示确认正常接收的段。
　　（7） 帧结束。表示数据帧结束的段。
　　如图2为数据帧的构成：
　　
　　图中D表示显性电平，R表示隐形电平（下同）。
　　帧起始，标准帧和扩展帧都是由1个位的显性电平表示帧起始。
　　仲裁段，表示数据优先级的段，标准帧和扩展帧格式在本段有所区别，标准格式的ID 有11 个位。从ID28 到ID18 被依次发送。禁止高7 位都为隐性（禁止设定：ID=1111111XXXX，原因：can通信采用的是NZR编码，而can的仲裁是靠数据帧中的ID部分来实现的，全为隐性状态，可能导致仲裁失败！）。扩展格式的 ID 有29 个位。基本ID 从ID28 到ID18，扩展ID 由ID17 到ID0 表示。基本ID 和标准格式的ID 相同。禁止高7 位都为隐性（禁止设定：基本ID=1111111XXXX）。
　　其中RTR位用于标识是否是远程帧（0，数据帧；1，远程帧），IDE位为标识符选择位（0，使用标准标识符；1，使用扩展标识符），SRR位为代替远程请求位，为隐性位，它代替了标准帧中的RTR位。
　　控制段，由6个位构成，表示数据段的字节数。
　　数据段，该段可包含0~8个字节的数据。从最高位（MSB）开始输出，标准帧和扩展帧在这个段的定义都是一样的。
　　CRC段，该段用于检查帧传输错误。由15个位的CRC顺序和1个位的CRC界定符（用于分隔的位）组成，标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的。
　　ACK段，此段用来确认是否正常接收。由ACK槽（ACK Slot）和ACK界定符2个位组成。标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的。
　　2.远程帧（遥控帧）
　　远程帧作用：只发送ID号，不发送数据，它将ID发给另一台设备，请求另一台设备返回数据。
　　3.CAN总线波特率设置
　　位速率：由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率。一个位可分为 4 段。
　　l 同步段（SS）
　　l 传播时间段（PTS）
　　l 相位缓冲段1（PBS1）
　　l 相位缓冲段2（PBS2）
　　这些段又由可称为 Time Quantum（以下称为Tq）的最小时间单位构成。
　　1 位分为4 个段，每个段又由若干个Tq 构成，这称为位时序。
　　1 位由多少个Tq 构成、每个段又由多少个Tq 构成等，可以任意设定位时序。通过设定位时序，多个单元可同时采样，也可任意设定采样点。STM32把传播时间段和相位缓冲段1（STM32称之为时间段1）合并了，所以STM32的CAN一个位只有3段：同步段（SYNC_SEG）、时间段1（BS1）和时间段2（BS2）。STM32的BS1段可以设置为1~16个时间单元，刚好等于我们上面介绍的传播时间段和相位缓冲段1之和。STM32的CAN位时序如图3所示：
　　
　　图中还给出了CAN波特率的计算公式，我们只需要知道BS1和BS2的设置，以及APB1的时钟频率（一般为36Mhz），就可以方便的计算出波特率。比如设置TS1=6、TS2=7和BRP=4，在APB1频率为36Mhz的条件下，即可得到CAN通信的波特率=36000/［（7+8+1）*5］=450Kbps。图4是常见CAN总线的波特率设置：
　　
　　
　　
　　
　　4.CAN总线屏蔽滤波
　　STM32的标识符屏蔽滤波目的是减少了CPU处理CAN通信的开销。STM32的过滤器组最多有28个（互联型），但是STM32F103ZET6只有14个（增强型），每个滤波器组x由2个32为寄存器，CAN_FxR1和CAN_FxR2组成。
　　STM32每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同，每个过滤器组可提供：
　　● 1个32位过滤器，包括：STDID［10:0］、EXTID［17:0］、IDE和RTR位
　　● 2个16位过滤器，包括：STDID［10:0］、IDE、RTR和EXTID［17:15］位
　　此外过滤器可配置为，屏蔽位模式和标识符列表模式。
　　在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。
　　而在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同。
　　滤波过程举例：
　　现有ID号为001，002，003，004的4个CAN，他们都能发送、接收广播报文。站在CAN002号角度看，它所能接受到报文的ID是通过滤波器滤波后的ID号，即这里将过滤方式分两种，一是002号能接收多个ID报文（屏蔽滤波模式），二是002号只能接收一个ID报文（标识符列表模式）。
　　屏蔽滤波模式：
　　标识符寄存器：0 0 1
　　屏蔽寄存器： 1 0 1
　　报文ID号： 0 0/1 1
　　如果设置标识符寄存器和屏蔽寄存器为001和101；屏蔽滤波模式的作用是如果屏蔽寄存器某位上出现了1，则报文ID号对应的那位要与标识符寄存器那位一致，即“必须匹配”原则，所以标识符寄存器第一位0，报文ID号第一位也必须为0，因为屏蔽寄存器第一位为1，类似的第三位也是这样。如果屏蔽寄存器某位上出现了0，则报文ID号对应的那位可与标识符寄存器那位不一致也可以一致，即“不用关心”原则，第二位由于屏蔽寄存器上为0，所以报文ID号可以与标识符寄存器上的0一致也可以不一致，故报文ID号第二位为0/1。所以002号（010）可以接受来自001号（001）和003号（011）的报文。
　　标识符列表模式：将设置的屏蔽寄存器改为标识符寄存器
　　标识符寄存器：0 0 1
　　标识符寄存器： 0 0 1
　　报文ID号： 0 0 1
　　如果设置2个标识符寄存器为001和001；报文ID号必须与这两个标识符寄存器所对应的位相等。所以002号CAN只能接受001号的报文。
　　下图5是CAN_FMR寄存器，可以配置过滤器组的寄存器位数16还是32位，工作模式以及它和标准帧、扩展帧位数的对应关系，方便我们在不同的帧模式（标准数据帧、扩展数据帧、标准远程帧、扩展远程帧）下对报文ID进行过滤。
　　
　　5.CAN的发送与接收流程
　　5.1CAN 发送流程
　　发送报文的流程为：应用程序选择1个空发送邮箱；设置标识符、数据长度和待发送数据；然后CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，来请求发送。TXRQ位置1后，邮箱就不再是空邮箱；而一旦邮箱不再为空，软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后，邮箱马上进入挂号状态，并等待成为最高优先级的邮箱。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱，其状态就变为预定发送状态。当CAN总线进入空闲状态，预定发送邮箱中的报文就马上被发送（进入发送状态）。邮箱中的报文被成功发送后，它马上变为空邮箱，硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，此时可以设置发送中断（入口地址：USB_HP_CAN_TX_IRQChannel（）），进入中断置can_tx_flag_success=1，来表明一次成功发送。
　　5.2CAN接收流程
　　接收到的报文，被存储在3级邮箱深度的FIFO中。FIFO完全由硬件来管理，从而节省了CPU的处理负荷，简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱，来读取FIFO中最先收到的报文。根据CAN协议，当报文被正确接收（直到EOF域的最后1位都没有错误），且通过了标识符过滤，那么该报文被认为是有效报文。接收相关的中断条件：
　　一旦往FIFO存入1个报文，硬件就会更新FMP［1:0］位，并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1，那么就会产生一个中断请求，可以进入接收中断读取接收的数据（入口地址：USB_LP_CAN_RX0_IRQChannel（））。
　　当FIFO变满时（即第3个报文被存入），CAN_RFxR寄存器的FULL位就被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FFIE位为1，那么就会产生一个满中断请求。
　　在溢出的情况下，FOVR位被置1，并且如果CAN_IER寄存器的FOVIE位为1，那么就会产生一个溢出中断请求。
　　6.CAN总线应用——CAN与上位机通讯实验（基于stm32f103zet6）
　　6.1硬件设计
　　本文的TX与RX采用PB9和PB8（端口重映射），他们与CAN收发器连接，CAN收发器（芯片有很多，如：TJA1050;SN65VD230）与USB/CAN转换器连接到PC机上，具体电路如图6。
　　CAN收发器：
　　
　　u***/can转换器：某宝上有卖，100多就行。