总线通信篇：I2C、SPI、CAN 的底层结构与多机通信设计

本文为嵌入式通信协议系列第三章，深入剖析 MCU 世界中的三大总线协议 —— I2C、SPI 和 CAN。

这些总线协议广泛应用于传感器数据采集、Flash 存储、外设扩展、汽车电子、工业设备控制等领域，是嵌入式开发不可或缺的通信骨架。

---

📜 一、总线通信的基本概念

1.1 什么是总线？

总线是一种共享通信路径，它允许多个设备通过统一的通信线缆进行数据交换。

1.2 总线的三要素

• 物理连接：线缆结构、电平标准

• 协议规则：起始、时序、冲突处理、仲裁

• 主从控制：谁控制时钟、谁发起通信

1.3 总线通信 vs 串口通信

特性	总线通信（I2C/SPI/CAN）	串口通信（UART）
通信方式	多设备共享总线	点对点直连
控制结构	主从或多主	双向异步通信
硬件支持	专用控制器+GPIO	通用串口模块
应用场景	多传感器、外设扩展	调试、指令控制