硬件常识
一、常见硬件通信协议
| UART | I2C/TWI | SPI | 1-Wire | CAN | USB | RS-232 | RS-485 | Ethernet | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 通信方式 | 串行;异步;全双工 | 串行;同步;半双工 | 串行;同步;全双工 | 串行;异步;半双工 | 串行;异步;半双工 | 串行;同步 | 串行;异步;全双工 | 串行;异步;半双工 | 串行;同步;全双工 |
| 拓扑结构 | 点对点 | 多主多从总线 | 一主多从 | 多点总线 | 多主对等总线 | 主从式星型 | 点对点 | 多点总线 | 星型/总线 |
| 典型速度 | 9600bps - 4Mbps | 100kbps - 3.4Mbps | 1Mbps - 100+Mbps | 15.3kbps | 10kbps - 1Mbps | 1.5Mbps - 40Gbps | 1.2kbps - 115.2kbps | 10kbps - 10Mbps | 10Mbps - 400Gbps |
| 关键引脚 | TX, RX, GND (3线 | SDA, SCL (2线) | SCLK, MOSI, MISO, CS*N (3+N线) | DQ, GND (2线) | CAN_H, CAN_L (2线) | D+, D-, VBUS, GND (4+线) | TX, RX, GND (3线) | A, B, GND (3线) | TX±, RX± (4线) |
| 寻址方式 | 无（点对点） | 7/10位硬件地址 | 片选(CS)选择 | 64位ROM ID | 消息ID（优先级） | 动态分配地址 | 无（点对点） | 软件地址 | MAC地址/IP |
| 主要优点 | 简单、广泛支持 | 引脚极省、多设备 | 速度极快、灵活 | 单线制、布线简单 | 高可靠、抗干扰 | 高速、即插即用 | 距离较远、简单 | 抗干扰强、距离长 | 高速、标准化 |
| 主要缺点 | 无时钟同步、易出错 | 速度中等、总线电容限制 | 引脚占用多、距离短 | 速度极慢、协议复杂 | 协议复杂、成本较高 | 协议极复杂、开发难 | 速度慢、抗干扰差 | 需终端电阻、配置复杂 | 协议栈复杂 |
| 典型应用 | 调试、模块连接 | 传感器、EEPROM | Flash、显示屏 | 温度传感器、ID识别 | 汽车电子、工业控制 | PC外设、存储设备 | 老式串口、工业设备 | 工业自动化、楼宇自控 | 局域网、物联网 |
二、常见USB转TTL串口芯片
| 芯片型号 | 厂商 | 最高波特率 | 驱动支持 | 系统兼容性 | 供电/电平 | 特点与优缺点 | 常见应用 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH340G / CH340C | 南京沁恒（WCH） | 2 Mbps | 官方驱动 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 便宜、普及度高；macOS 需驱动；稳定性尚可 | Arduino 克隆、ESP8266 |
| CH341A | 南京沁恒 | 2 Mbps | 官方驱动 | Win / macOS / Linux | 5V | 支持 SPI/I²C/并口；体积大、功耗高 | EEPROM 编程器 |
| CP2102 / CP2102N | Silicon Labs | 3 Mbps | 官方驱动 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 稳定、兼容性好；价格略高 | ESP32、工业设备 |
| CP2104 / CP2105 | Silicon Labs | 2 Mbps | 官方驱动 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 工业级；多串口型号可选 | 工控、调试设备 |
| FT232RL | FTDI | 3 Mbps | 系统自带 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 稳定性最好；价格高；曾有“假芯片封杀” | 工业 / 开发板 |
| FT231X / FT234XD | FTDI | 3 Mbps | 系统自带 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 新一代、低功耗、小封装 | 高端开发板 |
| PL2303HX / TA | Prolific | 3 Mbps | 官方驱动 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 老牌；假芯片多，Win 新版常翻车 | 老设备 |
| CY7C65213 | Infineon | 3 Mbps | 官方驱动 | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 工业级，支持多 UART | 工业 / 医疗 |
| MCP2221A | Microchip | 1 Mbps | HID（免驱） | Win / macOS / Linux | 5V / 3.3V | 免驱；速度较低 | 简易调试 |