研华

硬件接口详解

一、总线

串口

UART

UART是异步串行通信，用TTL电平来表示，使用高低电平通讯，经典的RS-232与RS-485都由UART经过芯片转换来实现。

RS-232

硬件Pin针脚定义（*为核心针脚）： RS-232为±9V以上的电压通讯，靠GND做参考

引脚编号 英文简称 中文名称 核心功能
1 DCD 载波检测 告知终端远程设备已连接（如调制解调器检测到载波）
2* RXD* 接收数据 接收来自外部设备的数据
3* TXD* 发送数据 向外部设备发送数据
4 DTR 数据终端就绪 通知外部设备自身已准备好通信
5* GND* 信号地 所有信号的参考地线，是通信必需的关键引脚
6 DSR 数据设备就绪 外部设备通知终端自身已准备就绪
7 RTS 请求发送 请求向外部设备发送数据，属于硬件流控信号
8 CTS 清除发送 响应 RTS 信号，告知终端可发送数据
9 RI 振铃指示 通知终端有来电振铃（常用于调制解调器）

接口属性：
RS-232 是单端电平的异步串口，用 ±3~±15V 表示逻辑，需 3 根核心线（TXD 发、RXD 收、GND 地）就能通信，支持全双工，传输距离≤15 米、速率≤20kbps，抗干扰一般，适合近距离点对点连接（如调试、老设备通信），需和对方波特率、数据格式一致才能用。

时序：
异步通信没有时钟线，全靠「约定好的时序参数」同步，单次传输的数据包格式如下（从左到右）：
空闲状态 → 起始位 → 数据位 → 校验位（可选） → 停止位 → 空闲状态

用法：

接线类型 适用场景 所需引脚（DB9） 接线逻辑
最简通信（推荐） 短距离、低速率（如调试） TXD(3)、RXD(2)、GND(5) 设备 A TXD → 设备 B RXD；设备 A RXD → 设备 B TXD；GND 直接相连
硬件流控通信 高速 / 大数据量（如工业设备） 加 RTS (7)、CTS (8) 设备 A RTS → 设备 B CTS；设备 A CTS → 设备 B RTS（避免缓冲区溢出）
全功能通信 需状态检测（如 Modem 拨号） 加 DTR (4)、DSR (6)、DCD (1)、RI (9) 按引脚定义对应连接，用于设备就绪检测、载波检测等

RS-485

RS-285为差分信号A线与B线相差2V~6V，2条线为1组为半双工、全双工则由2组组成，GND是必须的

modubus-RTU

接口Pin:

引脚编号 英文简称 中文名称 核心功能
1 GND 信号地 参考地，增强抗干扰性（建议必接）
2 A/D+ 差分信号正端 与 B 端组成差分传输，高电平表示逻辑 1（部分手册标为 Data+）
3 B/D- 差分信号负端 与 A 端组成差分传输，低电平表示逻辑 0（部分手册标为 Data-）
4-9 预留 备用 / 扩展 可用于电源、硬件流控（实际极少用）

接口属性：

  1. 信号类型：差分传输（A/B 双端），抗干扰极强；
  2. 通信模式：半双工（需 DE/RE 引脚控制收发方向）；
  3. 传输能力：9600bps 时最远 1200 米，支持最多 32 个节点组网；
  4. 核心参数：异步通信，波特率 / 数据格式与 RS-232 兼容（8N1 常用）；
  5. 硬件要求：需 120Ω 终端电阻（远距离），推荐屏蔽双绞线；
  6. 协议特性：仅物理层规范，常用 Modbus RTU 上层协议，工业场景首选。

时序：
与RS-232一致，参考上面RS-232

用法：

接线类型 适用场景 所需引脚（DB9） 接线逻辑
最简组网（推荐） 短距离、少节点（≤10个）、低速率（如传感器组网） A(2)、B(3)、GND(1) 所有设备的 A 引脚互连、B 引脚互连、GND 引脚互连；总线两端设备的 A/B 间各接120Ω终端电阻
工业稳定组网 长距离（＞10米）、多节点（≤32个）、高速（如Modbus RTU） A(2)、B(3)、GND(1)、DE(4)、RE(5) 1. A/B/GND 总线互连+两端120Ω终端电阻；2. 主/从设备 DE 与 RE 短接，通过GPIO控制（高电平发送、低电平接收）
全功能冗余组网 工业关键场景（需抗干扰+状态监测） A(2)、B(3)、GND(1)、DE(4)、RE(5)、备用(6-9) 1. 基础组网+终端电阻+DE/RE方向控制；2. 备用引脚可接电源（给从设备供电）或额外差分线（冗余备份）

modubus-TCP

基于网络的TCP协议，使用了RTU逻辑，可以理解为把把RTU封装进TCP

包括如下内容： 1、硬件接口的pin 定义。 2、接口属性。 3、时序，或者是协议。 4、用法。。

SPI

SPI

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种同步串行通信协议(全双工)

传统SPI针脚定义 片选由主机产生，降低电压，触发从机工作，一个芯片可能有多个CS引脚，每个引脚对应一个从机。 时钟信号，由主机产生，同步数据传输时序。 时钟信号、MOSI、MISO可以复用

针脚名称 功能描述
SCLK（Serial Clock） 时钟信号，由主机产生，同步数据传输时序
MOSI（Master Out Slave In） 主机输出→从机输入（数据发送线）接SDI
MISO（Master In Slave Out） 从机输出→主机输入（数据接收线）接SDO
CS/SS（Chip Select） 片选信号，低电平有效（选中指定从机）

QSPI

QSPI（Quad SPI，四线串行外设接口）是SPI的扩展，使用4条数据线进行传输，提高数据传输速率。

针脚名称 功能描述
SCLK（Serial Clock） 时钟信号，由主机产生，同步数据传输时序
CS/SS（Chip Select） 片选信号，低电平有效（选中指定从机）
IO0/D0 双向数据线 0（兼容传统 SPI 的 MOSI） 双向
IO1/D1 双向数据线 1（兼容传统 SPI 的 MISO） 双向
IO2/D2 双向数据线 2（部分芯片复用为写保护功能 / WP#） 双向
IO3/D3 双向数据线 3（部分芯片复用为保持功能 / HOLD#） 双向

LPSPI

可以理解为低功耗的QSPI，主要用于一些电池设备，有对功耗的深度优化，支持休眠模式下工作

引脚名称 功能描述 方向
SCK 串行时钟信号（主模式输出，从模式输入） 主→从
PCS[0-3] 片选信号（低电平有效），选择目标从设备 主→从
SOUT/DATA[0] 串行数据输出（可配置为输入），四线模式下为数据位 0 双向
SIN/DATA[1] 串行数据输入（可配置为输出），四线模式下为数据位 1 双向
DATA[2] 四线模式下为数据位 2（部分芯片复用为其他功能） 双向
DATA[3] 四线模式下为数据位 3（部分芯片复用为其他功能） 双向

FlexSPI

性能最强的SPI

引脚名称 功能描述 方向
SCK 串行时钟（主模式输出，从模式输入） 主→从
CS[0-3] 片选信号（低电平有效），选择目标设备 主→从
IO[0-7] 双向数据线（模式不同，使用数量不同） 双向
DQS 数据选通（仅 DDR 模式需要，部分设备可省略） 双向

I2C

接线/硬件设计

i2C是总线，也是IIC，通用高速通讯接口 由飞利浦发明，解决串口一对多以及速度慢的问题而研发，原理是给接收端赋予编号，实现一对多通讯，并增加SCL时钟线，可以根据接收设备发送不同的时钟信号决定不同的传输速度，原来的串口线成为单根SDA线，以高低电压指示0跟1。 一主多从，7位地址可以连接111个设备，接收端元器件一般不接内置电阻 电路设计一般都是开漏模式

针脚 名称 功能描述
1 VCC/3V3/5V 电源正极（通常 3.3V 或 5V）
2 SCL 时钟线
3 SDA 数据线
4 GND 接地

速率/时钟

可变速，标准模式100kbps，快速模式400kbps，高速模式3.4Mbps

收发协议

起始位跟结束时在一个周期内进行突变来表示 SCL高电平为传输数据模式，从主机会接收SDA的电平 下面是示例图 每个周期最后一位表示是否继续传输数据，以进行下一轮数据的发送 怎么确定是读还是写，从第一组数据用来作为指针使用，包括是读模式还是写模式，以及设备编号（器件地址，根据芯片数据手册）

linux下怎么去访问i2C

1、查看系统总线

1
2
3
4
5

# 查看已注册的I2C总线
ls /dev/i2c*  
# 或通过内核日志/设备树信息确认
dmesg | grep -i i2c
ls -l /sys/bus/i2c/devices/

如果没有的话，还需要加载访问驱动

1
2

modprobe i2c-dev  # 加载用户空间I2C访问驱动
lsmod | grep i2c  # 确认驱动加载

2、安装i2c-tools

1
2
3
4
5
6
7
8
9

# Debian/Ubuntu
apt install i2c-tools

# CentOS/RHEL
yum install i2c-tools

# 源码编译（可选）
git clone https://github.com/groeck/i2c-tools.git
cd i2c-tools && make && make install

3、扫描总线上的设备地址

1

i2cdetect -y 1  # 扫描第1号I2C总线（-y 跳过交互确认）

输出示例（UU表示已被内核驱动占用，20/21等为可用设备地址）：

1
2
3
4
5

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:                         -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: 20 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

4、读取设备寄存器数据

1
2
3
4
5

# `i2cdump`以十六进制形式 dump 设备所有寄存器：
i2cdump -y 1 0x20  # 总线1，地址0x20的设备

# `i2cget`读取指定寄存器的值：
i2cget -y 1 0x20 0x00  # 读取总线1、地址0x20、寄存器0x00的值

5、写入数据到寄存器

1
2

# `i2cset`写入数据到指定寄存器：
i2cset -y 1 0x20 0x01 0xFF  # 向总线1、地址0x20的寄存器0x01写入0xFF

GPIO

通用IO接口，可通过软件配置通用引脚功能的工作模式，工作模式有8种

序号 模式名称 大类归属 配置要点 & 核心特点
1 浮空输入（Input Floating） 输入模式 MODER=00（输入）+PUPDR=00（无上下拉）；电平由外部电路决定，未接外部电路时电平漂移
2 上拉输入（Input Pull-Up） 输入模式 MODER=00+PUPDR=01（上拉）；默认高电平，外部拉低时读低电平（如按键检测）
3 下拉输入（Input Pull-Down） 输入模式 MODER=00+PUPDR=10（下拉）；默认低电平，外部拉高时读高电平
4 模拟输入（Analog Input） 模拟模式 MODER=11（模拟）；GPIO 数字电路关闭，引脚直通 ADC/DAC，用于读取 / 输出模拟信号
5 推挽输出（Output Push-Pull） 输出模式 MODER=01（输出）+OTYPER=0（推挽）；可主动输出高低电平，驱动能力强
6 开漏输出（Output Open-Drain） 输出模式 MODER=01+OTYPER=1（开漏）；仅能拉低电平，需外部上拉才能输出高电平
7 复用推挽输出（AF Push-Pull） 复用功能模式 MODER=10（复用）+OTYPER=0；引脚作为外设（如 UART_TX）输出端，电平由外设控制
8 复用开漏输出（AF Open-Drain） 复用功能模式 MODER=10+OTYPER=1；引脚作为外设（如 I2C_SDA）输出端，开漏特性适配总线协议

CPU原生

CPU总线支持的GPIO

I2C扩展

通过IIC扩展的GPIO，可以满足CPU原生数量不足的问题，可通过I2C拓展芯片扩展GPIO接口 以 PCA9555（16 路 I2C 转 GPIO）为例“

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10

CPU/MCU PCA9555（I2C GPIO扩展芯片） 外设（LED/传感器/按键） 
┌───────────┐     ┌──────────────────────────┐    ┌─────────────┐ 
│ SDA（I2C） ├────┤ SDA（引脚15）              ├────┤ GPIO0~GPIO15│ 
│ SCL（I2C） ├────┤ SCL（引脚14）              ├────┤ （输入/输出）│ 
│ VCC（3.3V）├────┤ VDD（引脚1）               │    └─────────────┘ 
│ GND       ├────┤ GND（引脚8）               │ 
│ INT（可选）├────┤ INT（引脚9/10，中断输出）    │ 
└───────────┘    │ A0/A1/A2（引脚11~13）      │ 
                 │ （地址配置，默认000）        │ 
                 └───────────────────────────┘

linux怎么访问GPIO

  1. 安装 libgpiod
1
2
3
4
5

# Debian/Ubuntu
sudo apt install libgpiod-dev libgpiod2 gpiod-tools

# CentOS/RHEL
sudo yum install libgpiod-devel libgpiod-tools
  1. 查看系统 GPIO 控制器:
1
2

gpiodetect  # 列出所有gpiochip及引脚数
# 示例输出：gpiochip0 [pinctrl-bcm2711] (58 lines)
  1. 读取 GPIO 电平：
1

gpiodget gpiochip0 0  # 读取gpiochip0的第0引脚电平（0/1）
  1. 设置 GPIO 输出电平：
1
2

gpioset gpiochip0 0=1  # 设置gpiochip0的第0引脚为高电平
gpioset gpiochip0 0=0  # 设置为低电平
  1. 监听 GPIO 中断：
1

gpiomon gpiochip0 0  # 监听gpiochip0的第0引脚电平变化（边沿触发）

操作 I2C 转 GPIO（如 PCA9555） I2C 转 GPIO 芯片驱动加载后会被识别为gpiochipX，操作方式与原生 GPIO 完全一致：

1
2

gpiodetect  # 找到I2C扩展GPIO对应的gpiochip（如gpiochip1）
gpioset gpiochip1 0=1  # 设置扩展GPIO的第0引脚为高电平

GPIO中断

GPIO 中断（GPIO Interrupt）是指当 GPIO 引脚的电平状态发生预设变化时（如从低到高、从高到低或保持某电平），GPIO 控制器主动向 CPU 发送的硬件中断请求。它是嵌入式系统中实现 “事件驱动” 的核心机制，替代低效的 “轮询检测”（CPU 持续查询 GPIO 状态），大幅降低系统功耗、提升响应效率。

I2S

用来做什么

专门用于声音传输的硬件接口，传输的数据格式为PCM 输出：通过 I2S 把声音数据传给音箱的 “解码芯片”，音箱再出声 输入：麦克风把声音变成数字数据，通过 I2S 传给录音笔的存储芯片，保存成音频文件

针脚定义

针脚名称 常用别名 方向 功能
BCLK SCK (串行时钟)

位时钟		 主设备输出

从设备输入		 像 “节拍器” 一样，每滴答一次传 1 位数据
LRCLK WS (字选择)

FS (帧同步)		 主设备输出

从设备输入		 告诉接收方：

0 = 左声道数据

1 = 右声道数据
SD SDO (输出)

SDI (输入)		 单向

(取决于角色)		 传输实际的PCM 音频数据(0 和 1 的串)
MCLK（可选） 主时钟 / 系统时钟（可选） 主设备输出，从设备接收 通常是采样率的 256/384 倍，- 帮助多设备间精确同步，提高音质稳定性

PCIE

Gen几、x几

PCIE在arm设备上通常接什么设备或什么通讯

4G、5G模块 数据采集卡 FPGA、专用加速卡 WIFI模块、蓝牙模块

pcie跟sata复用关系(rkCPU上)

mipi

mipi是移动设备专用高速接口

CSI-2

mipi csi-2是摄像头数据接口

DSI

mipi dsi是屏幕数据接口

HSI

mipi hsi是射频数据高速接口，如5G射频

DSI转lvds

通过芯片转换，分离DSI特有的初始化跟亮度调节等控制信号 串行数据包转为 LVDS 所需的并行像素流 + 同步信号 从 MIPI 的 200mV 差分提升到 LVDS 的 350mV 标准 重新生成 LVDS 时钟和同步信号，匹配显示面板要求

DSI转HDMI

通过芯片转换，差分信后转TMDS信号

CAN

CAN2.0

标准帧

扩展帧

CANFD

标准帧

扩展帧

USB

ethernet

sata

HDMI

VGA

VGA

DP

eDP

LVDS

二、接口

m.2

mini pcie

PCIE

type-c

RJ45

type-A

micro USB

mini USB

三、上下板接口规范

SMARC

OSM

RTX(研华)

什么产品

RTXe(研华)

什么产品

COM(较为少用)

© 2020 - 2025 Dsmggm
使用 Hugo 构建
主题 Stack 由 Jimmy 设计