深入解析嵌入式硬件设计中的十大总线：特性对比与实战“避坑”指南
摘要：总线是嵌入式系统的“血管”，决定数据流动的效率和可靠性。本文覆盖CAN、SPI、I²C等经典总线，揭秘MIPI、LVDS等高速/专用总线的设计技巧，并提供实测数据支撑的硬件优化方案。
目录
- 命运多舛的经典：UART、SPI、I²C
- 工业与汽车战场：CAN、LIN、RS-485
- 速度与激情的较量：USB、PCIe、MIPI
- 异类中的王者：1-Wire、Modbus、LVDS
- 总线布局的黑暗法则：从理论到量产的鸿沟
- 终极对比表：十大总线参数全景图
1. 命运多舛的经典：UART、SPI、I²C
1.1 UART：简单背后的魔鬼细节
- 波特率与误码率：115200波特率下，12MHz晶振误差需≤2%（实测超过3%可能导致连续误码）。
- 硬件流控的救赎：CTS/RTS信号可避免Linux系统在921600波特率下的缓冲区溢出（某无人机项目减少80%数据丢失）。
1.2 SPI：速度与干扰的平衡木
- 时钟极性的隐藏陷阱：CPOL=0时，SCK空闲低电平；CPHA=0时在第一个边沿采样。
错误案例：某FPGA与Flash通信，因主从设备相位配置相反，导致读取数据全错。 - 蛇形走线的真相：MOSI/MISO线长差需≤10%波长，例如100MHz SPI走线差应小于15cm。
1.3 I²C：多主从架构的死亡交叉
- 总线电容的致命阈值：400kbps模式下总电容需≤400pF（每增加一个器件增加3-5pF）。
- 开漏结构的复仇：上拉电阻用MOSFET+电阻可动态调整阻抗（某智能灯具设计将通信距离从2m提升到5m）。