在 ARM 板卡开发中，常见的通讯协议主要包括 UART、I2C、SPI、CAN 和 Ethernet (TCP/IP)。
| 协议 | 工作原理 | 优点 | 缺点 | 典型使用场景 |
|---|---|---|---|---|
| UART | 串行异步，通过TX/RX线全双工通信 | 简单，仅需两根线 | 速率低，易出错 | GPS模块、蓝牙模块、调试串口 |
| I2C | 同步半双工，地址寻址，多设备挂载 | 管脚少（SCL/SDA），UART的改进 | 速率和距离有限 | 温湿度传感器、EEPROM |
| SPI | 同步全双工，主从模式，四线连接 | 速率最快，全双工 | 占用引脚多 | SD卡、TFT屏幕、射频模块 |
| CAN | 多主总线，差分信号，CRC校验 | 可靠性高，实时性强，远距离 | 硬件成本稍高，速率低于以太网 | 汽车电子、工业自动化 |
| Ethernet | 基于数据帧，MAC+PHY，支持TCP/IP | 速度快，覆盖广，可远程控制 | 成本功耗较高，协议复杂 | 工业网关、视频监控、Web服务器 |
1. UART (通用异步收发传输器)
- 工作原理：一种串行异步通信协议。通信前发送"开始位"标识传输开始。数据通过 TX (发送) 和 RX (接收) 两条线进行全双工通信。
- 优点：硬件简单，只需两根信号线即可实现点对点通信。
- 缺点：速率低，且易出错。
- 使用场景：常用于连接GPS模块、蓝牙模块、调试串口等对速率要求不高的设备。
2. I2C (Inter-Integrated Circuit)
- 工作原理：一种同步、半双工通信协议，通过时钟线 (SCL) 控制数据传输，采用地址寻址方式，支持总线挂载多个设备。
- 优点：是 UART 的改进版，占用管脚少（两根线），支持多设备连接。
- 缺点：由于是开漏输出，通信速率和传输距离相对有限。
- 使用场景：常用于连接低速外设，如温湿度传感器、加速度计、EEPROM 存储器等。
3. SPI (串行外设接口)
- 工作原理：一种同步、全双工通信协议，结合了 UART 和 I2C 的优点。采用主从模式，通常需要四根线（SCK, MOSI, MISO, CS）
- 优点：传输速率最快，是全双工通信，硬件连接简单。
- 缺点：占用引脚较多，不支持多主设备（标准模式下）。
- 使用场景：常用于高速数据传输场景，如 SD 卡、TFT 液晶屏、射频模块等。
4. CAN (控制器局域网)
- 工作原理：一种多主总线，使用差分信号传输，数据帧包含标识符用于仲裁，并采用 CRC 校验确保可靠性。常见有 CAN 2.0B 标准及升级版 CAN-FD。
- 优点：可靠性高，实时性强，容错性好，支持多节点远距离通信。
- 缺点：硬件成本相对串口稍高，传输速率相比以太网较低。
- 使用场景：广泛应用于汽车电子、工业自动化、机器人等对实时性和可靠性要求极高的领域
5. Ethernet / TCP/IP (以太网)
- 工作原理：基于数据帧的通信，通过内置的 MAC 控制器和外部 PHY 芯片实现 10/100Mbps 数据传输。上层运行 TCP/IP 协议栈以实现网络通信，部分 ARM 芯片还可支持 EtherCAT 等工业协议。
- 优点：传输速度快，覆盖范围广，可与现有网络基础设施无缝对接，实现远程控制。
- 缺点：协议栈复杂，硬件成本相对较高，功耗较大。
- 使用场景：适用于需要高带宽和远程网络通信的场合，如工业网关、嵌入式 Web 服务器、视频监控等。