常用的设备通信接口一览，包括：IIC、UART、RS232、RS422、RS485、SPI、CAN、USB、 Ethernet、PCIe。
一览表
| 接口 | 物理接口 | 通信速率（bps） | 最大通信距离（以实际芯片/线缆为准） | 同步方式 | 双工类型 | 多机架构 | 电平 | 相关标准 | 常见设备 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IIC | 2P(SDA/SCL) | 100K 400K 1M 3.4M 5M |
5m 1m 0.5m 10cm 10cm |
同步 | 半 | 主从架构，支持多主多从，7位或10位从设备地址 | TTL电平 | I2C-bus specification and user manual | EEPROM、RTC、屏幕/相机 配置端口 |
| CMOS/TTL compatible UART | 3P(TX/RX/GND) | 9600 19200 38400 57600 115200 460800 |
10m 5m 3m 2m 1.5m 0.3m |
异步 | 全 | 点对点 | TTL电平 | 事实标准（以芯片数据手册为准） | 调试串口、GPS模块、蓝牙模块 |
| RS232 | DB-25 DB-9 3P(TX/RX/GND) |
1200 2400 4800 9600 19200 38400 57600 115200 |
200m 100m 50m 25m 15m 7.5m 5m 3m |
异步 | 全 | 点对点 | 单端 | TIA/EIA-232-(C/D/E/F)（标准只规定电气特性、机械连接器、功能引脚和握手流程，不规定上层通信协议） | 调试串口 |
| RS422 | 4P(T+/T-/R+/R-) | 100k 200k 1M 2M 6M 10M |
1200m 488m 100m 40m 17m 12m |
异步 | 全 | 点对多（1主10从） | 差分 | TIA/EIA-422-(A/B) | PLC、电机驱动器、CNC 数控系统 |
| RS485 | 2P：A+、B- | 2400 4800 9600 19200 38400 57600 115200 1M 10M |
1800m 1200m 1200m 800m 300m 150m 100m 100m 15m |
异步 | 半 | 多点多主（32个节点） | 差分 | TIA/EIA-485(-A) | PLC、智能电/水/气表、充电桩控制器 |
| SPI | 4P(MOSI/MISO/SCLK/CS) | 100k 400k 1M 5M 20M 50M |
5m 2m 1m 50cm 30cm 20cm 10cm |
同步 | 全 | 一主多从（靠片选CS引脚） | TTL电平 | 事实标准（SPI Block Guide V4） | Flash、陀螺仪、WiFi/ETH/BLE 配置 |
| CAN | 3P(CAN_L/CAN_H/GND) | 5k 10k 20k 50k 125k 250k 500k 1M |
10km 5km 2.5km 1km 500m 250m 100m 20m |
异步 | 半 | 多主对等 | 差分 | ISO 11898-(1/2/3/4) | 汽车、船舶、航天、工业控制 |
| USB1.x | 2P(D+/D-) | 1.5M 12M |
5m | 混合 | 半 | 一主多从 | 差分 | USB-IF Document | 键盘、鼠标 |
| USB2.0 | 2P(D+/D-) | 12M 480M |
5m | 混合 | 半 | 一主多从 | 差分 | USB-IF Document | 移动硬盘、摄像头、USB网卡 |
| USB3.0 | 6P(D+/D-/TX+/TX-/RX+/RX-) | 5G 10G 20G |
3m 2m 1m |
混合 | 全 | 一主多从 | 差分 | USB-IF Document | 高速 U 盘、高速工业相机、VR 头显 |
| USB4 | Type-C | 20G 40G 120G |
0.8m | 混合 | 全 | 一主多从 | 差分 | USB-IF Document | 外置 GPU 坞、8K 显示器直连、AI 加速棒 |
| Ethernet | Cat3+ 双绞线/同轴线 Cat5+ 双绞线/多模光纤 Cat5e/Cat6 双绞线/多模光纤/单模光纤 Cat5e/Cat6 双绞线 Cat6a/多模/单模 Cat8/多模/单模 Cat8/多模/单模 多模 / 单模 单模为主 |
10M 100M 1G 2.5G/5G 10G 25G 40G 100G 400G |
100m/500m 100m/400m 100m/550m/5km 100m 100m/300m/10km 30m/100m/10km 30m/150m/10km 100m/10km 500m/2km/10km 级 |
同步 | 可协商半/全双工 强制全双工 |
多主对等 | 差分（光纤/同轴不适用） | IEEE SA - IEEE 802.3-2022 | 以太网 |
| PCIe | CEM 金手指边缘连接器 M.2 U.2 OCuLink SlimSAS MCIO CopperLink |
2.5GT 5GT 8GT 16GT 32GT 64GT |
21in（板级，下同） 21in 14in 8in 6in 3.4in |
介于“自同步串行”与“协议层同步”之间 | 全 | 点对点 | 差分 | PCI-SIG | 显卡、网卡、SSD |
名词解释
- 全双工：允许数据在两个设备间同时双向传输，就像双向车道可以同时通车。
- 半双工：允许数据双向传输，但不能同时进行，某个时刻只能有一方发送，另一方接收，就像单车道桥，需要分时使用。
- TTL电平：如0V表示逻辑0，3.3V/5V表示逻辑1。
- 负逻辑电平：-3V至-15V表示逻辑1，+3V至+15V表示逻辑0。
- 单端传输：使用一根信号线和一根公共地线来传输信号。信号电压是相对于公共地线的。外界干扰会同时作用于信号线和地线，在接收端容易因两地电势差引入共地噪声和共模干扰，导致传输距离短、抗噪能力弱。
- 差分：使用一对双绞线（A和B）来传输信号，发送端驱动器产生大小相等、方向相反的差分电压。接收端只关心这两根线之间的电压差。外界的共模干扰在两条线上产生的噪声电压接近相等，在计算电压差时会被大幅抵消，因此抗干扰能力极强，适合远距离传输。
- 现在业界通常所说的“RS-232”接口，实际上指的是后来修订的RS-232C标准。
- in：英寸，1 in = 2.54 cm = 25.4 mm。