UART / I2C / SPI / CAN 详细说明 + 对比

原理图

1、UART（TTL 3.3V，调试串口）

MPU_TX ──────────── 从机_RX MPU_RX ──────────── 从机_TX GND ──────────── GND

要点：

• 最简单，交叉相连，TX 接对方 RX
• 3.3V 单端电平；空闲电平高
• 可选：串 1k 电阻限流、TVS 管 ESD 防护
• 长线工业方案：UART → MAX3485 → RS485 差分总线

注意：原生 TTL 不能多节点；要多节点必须 RS485

2、I2C（开漏总线，重点：必须外部上拉）

VCC3V3 │ ├─ Rpu(4.7k) ─── SDA ←── MPU_SDA、所有从机SDA └─ Rpu(4.7k) ─── SCL ←── MPU_SCL、所有从机SCL

要点：

• SDA、SCL 开漏输出，芯片只能拉低，不能主动拉高，所以上拉电阻必不可少
• 标准阻值：4.7kΩ；高速模式（1M）可用 2.2kΩ
• 一条总线可以挂多个 I2C 从机（RTC、OLED、传感器）
• 严禁长线走线；总线电容越大，速率越低

3、SPI（单主多从，共享 SCLK/MOSI/MISO，独立 CS）

MPU_SCLK ────┬──── Slave1_SCLK MPU_MOSI ────┼──── Slave1_MOSI MPU_MISO ────┼──── Slave1_MISO MPU_CS0 ────┘──── Slave1_CS（低有效） MPU_SCLK ────┬──── Slave2_SCLK MPU_MOSI ────┼──── Slave2_MOSI MPU_MISO ────┼──── Slave2_MISO MPU_CS1 ────┘──── Slave2_CS

要点：

• SCLK/MOSI/MISO 全部并联共享；每个从机单独一根 CS
• 推挽输出，不需要上拉电阻
• 4 种模式，Mode0（CPOL=0 CPHA=0）最常用（W25Q Flash 默认）
• 高速 SPI PCB 要求阻抗 50Ω，对内等长

4、CAN（MPU CAN 控制器 + TJA1050 收发器，差分总线）

MPU_CAN_TX ──── TJA1050 1脚 TXD MPU_CAN_RX ──── TJA1050 4脚 RXD TJA1050 3脚 VCC → 5V TJA1050 2脚 GND → GND TJA1050 7 CANH ────总线CANH TJA1050 6 CANL ────总线CANL 【总线两端】CANH、CANL之间跨 120Ω终端电阻

TJA1050 引脚： 1 TXD，2 GND，3 VCC，4 RXD，5 Vref，6 CANL，7 CANH，8 STB（待机，一般拉低使能） 要点：

• MPU 内部 CAN 控制器输出是 3.3V 逻辑，不能直接出 CANH/CANL 差分信号，必须收发器
• 120Ω 终端电阻：总线首尾两个节点各放一个，中间节点不要加
• 差分双绞线，抗干扰极强；CAN FD 同样这套硬件，只改控制器配置

极简原理图速记清单（打印）

1. UART：TX↔RX、共地；无总线
2. I2C：SDA+SCL，各 4.7k 上拉到 VCC；开漏
3. SPI：SCLK/MOSI/MISO 共享，独立 CS；推挽高速
4. CAN：MPU CAN_TX/RX → TJA1050 → CANH/CANL；总线两端 120Ω

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UART / I2C / SPI / CAN 详细说明 + 对比

汇总对比表（打印版）

表格

快速选型口诀

• 调试打印、GPS 蓝牙 → UART
• 一堆低速传感器、省 IO → I2C
• 高速 Flash、ADC、低延迟传输 → SPI
• 强干扰、长线、多节点实时控制 → CAN/CAN FD