2024年2月17日发(作者：)

一、UART总线和硬件结构--Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

UART是一种通用异步串行数据总线，该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。因为计算机内部采 用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输。串行的两条线 TXD --- UART数据发送，RXD --- UART数据接收

UART通用异步接收/发送装置,是一个并行输入成为串行输出的芯片，它是用于控制计算机与串行设备的 芯片，通常集成在主板上，多数是16550AFN芯片。， 有一点要注意的是,它提供了RS-232C数据终端设备接口 ,这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信 ，所以说UART是一种异步串行全双工总线，硬件映射为一个芯片，可以与使用RS-232接口的设备直接通信

二、I2C总线和硬件结构------Inter-Integrated Circuit

I2C是一种一种同步两线式串行数据总线,由PHILIPS公司1992 年开发的,I2C串行总线一般有两根信号线 ，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上 ，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上，用于连接微控制器及其外围设备，一般在对芯片进行扩展中是使用 ，通用I/O端口也可以作为I2C总线接口 。

所以说I2C是一种同步串行半双工总线，硬件映射为一个两个接口电路，对于没有I2C总线接口的，可以 使用通用I/O端口来实现

I2C的功能与其他设备进行通信 （根据协议编写程序）

三、SPI总线和硬件结构------Serial Peripheral Interface

高速同步串行口，是一种标准的四线同步双向串行总线，一种四线同步总线系统,一种同步串行外设接口 ，为全双工通信，是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息 在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后,该接口一般使用4条线：

（1 ）MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入 （2）MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出 （3）SCLK – 时钟信号,由主器件产生

（4）/SS – 从器件使能信号,由主器件控制 (有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的

SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI) 所以说，SPI是同步串行全双工总线，硬件映射为四个接口

四、RS-232接口（DB9）

是现在主流的串行通信接口之一,传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps.接口硬件为9针功能如下： 1 DCD 载波检测 2 RXD 接收数据 3 TXD 发送数据 4 DTR 数据终端准备好 5 SG 信号地

6 DSR 数据准备好 7 RTS 请求发送 8 CTS 允许发送 9 RI 振铃提示

还有两个接地线10、11（不是针） 串口通信一般用2、3、7、8通信，5、（10、11）接地，其他不用，特别的作为debug口7、8也

不用

五、COM接口

即串行通讯端口。微机上的com口多为9针，最大速率115200bps。通常用于RS232（串及通讯设备（如连接外置式MODEM进行数据通讯）等。 所以COM口多数就是RS232接口

六、JTAG接口------Joint Test Action Group

JTAG常用作在线仿真、在线调试、在系统编程、以及使用边界扫苗（BSL）测试系统等等，标准的JTAG接 口是4线（5线），是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试。基本原理是在器件内部定义一个TAP（ Test AccessPort;测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。具有JTAG口的芯片都有如下 JTAG引脚定义：

TMS： 测试模式选择。此引脚用来实现TAP 控制器各个状态之间的切换。 TCK： 测试时钟。JTAG 操作是与TCK 同步的。

TDI：测试数据输入--需要移位到指令寄存器或数据寄存器(扫描链)的串行输入数据。 TDO：测试数据输出-- 自指令寄存器或数据寄存器串行移出的数据。 TRST：（可选引脚）——测试复位，输入引脚，低电平有效。 JTAG具体接口有十针的，十四针的，也有二十针的

七、ISP------In-System Programming

在线系统可编程，ISP的实现相对要简单一些，一般通用做法是内部的存储器可以由上位机的软件通过 串口来进行改写。对于单片

机来讲可以通过SPI或其它的串行接口接收上位机传来的数据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上，只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部存储器的改写 ，而无须再取下芯片。

目前51系列单片机中使用的ISP一般是使用单片机自带的UART（串口）对芯片编程，

八：DEBUG口

DBGU，GEBUG Unit，调试单元，仅支持调试用的，不像JTAG还可以支持系统编程，一般用RS232接口实现，仅用2、3针。

总结而言 ：

UART、I2C、SPI是都是串行数据总线，UART是并转串，I2C和SPI用于串行，I2C是半双工，SPI是全双工 RS232、JTAG都是串行接口，RS232用于通信，JTAG用于调试 至于JTAG和ISP的区别更多的是一种习惯和描述的不同，补充五详细介绍。

下面做点一些补充吧，更详细的百度百科或者自己搜索下：

一、UART和外设的通信：

UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。UART通信发送时并转串，接收时串 转并，串行的数据包括起始位，数据为，校验位，停止位，空闲位等 其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传

送到串行设备提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以 和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了

二、I2C总线的数据传输

将两种特定的情况定义为开始和停止条件：当SCL保持“高”时，SDA由“高”变为“低”为开始条件；当SCL 保持“高”且SDA由“低”变为“高”时为停止条件。开始和停止条件均由主控制器产生。使用硬件接口可以 很容易地检测到开始和停止条件，没有这种接口的微机必须以每时钟周期至少两次对SDA取样，以检测这种变 化。

三、SPI和I2C的比较：

I2C是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点 。 SPI数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制, 没有应答机制确认是否接收到数据。

四、JTAG不同针接口定义引脚名称描述 10针：

4、6 VCC 接电源， 2 、10 GND 接地，1 TCK 测试时钟，3 TDO 测试数据串行输出，5 TMS 测试模式选 择 9 TDI 测试数，7、8 未连接 14针：

1、13 VCC 接电源， 2 、4 、6 、8 、10 、14 GND 接地，3 nTRST 测试系统复位信号，5 TDI 测试数 据串行输入，7 TMS 测试模式选择，9 TCK 测试时钟，11 TDO 测试数据串行输出，12 NC 未连接 20针：

1 VTref 目标板参考电压，接电源，2 VCC 接电源，3 nTRST 测试

系统复位信号，4、6、8、10、12、14 、16、18、20 GND 接地，5 TDI 测试数据串行输入，7 TMS 测试模式选择，9 TCK 测试时钟，11 RTCK 测试 时钟返回信号，13 TDO 测试数据串行输出，15 nRESET 目标系统复位信号，17 、 19 NC 未连接

五、JTAG和ISP的区别：

ISP是（In-System Programming） 是在系统编程 这里的系统指的是电路系统 也就是说给芯片编程的时候

不必将芯片移出其运行的电路系统,ISP只负责烧写

JTAG是（Joint Test Action Group）是联合测试行为组 提出了一种边界扫描链的结构,在集成开发环境中可

以提供单步，断点等调试程序功能 也本身与ISP并没有什么联系 JTAG主要同于边界扫描测试芯片内部信号

但通过某种方式也可以实现编程 采用JTAG编程的方式其实芯片也不需要离开电路系统 因此也是一种ISP

所以从字面上看 ISP是从编程方式来表述 而 JTAG是从编程实现的结构上来描述的 而对于单片机的ISP和JTAG接口

这里的ISP则一般指的是通过SPI接口进行在系统编程（ISP） 而JTAG则是通过JTAG接口进行在系统编程

JTAG：可以进行程序的下载和在线仿真调试，程序下载速度快。只有部分器件支持。在JTAG使能的前提下程

序的下载和仿真无需进行其他设定即可。

ISP：只能进行程序的下载，程序下载速度慢。所有AVR单片机均

支持ISP程序下载。