总线协议概览

一、对比表

总线	线数	速率	距离	拓扑	典型应用
UART	2-4	≤ 1 Mbps	< 15m	点对点	调试、模块
I2C	2	≤ 5 Mbps	< 5m	多主多从	传感器、EEPROM
SPI	4+nCS	≤ 100 Mbps	< 1m	一主多从	Flash、LCD
I2S	3	高	< 1m	点对点	音频
CAN	2	≤ 1 Mbps	< 1km	多主	汽车、工业
USB 2.0	4	480 Mbps	< 5m	主从	外设
USB 3.0	9	5 Gbps	< 3m	主从	高速存储
PCIe	差分对	8 Gbps+ (Gen3)	< 0.5m	树形	内部高速
Ethernet	4 (差分)	100M/1G/10G	100m	星形	网络
SD/eMMC	4/8	高速	< 0.2m	主从	存储
MIPI-CSI/DSI	多差分对	Gbps 级	< 0.3m	点对点	摄像头/屏

二、关键术语

1. 主从（Master/Slave）

总线上的"控制者"和"被控制者"
现代术语倾向：Controller/Peripheral 或 Leader/Follower

2. 同步 / 异步

同步：有时钟线（SPI、I2C、I2S）
异步：靠波特率约定（UART）

3. 差分信号

用两根线传输相反信号，抗干扰强
USB、CAN、Ethernet、LVDS、MIPI、PCIe 都用差分

4. 上拉/下拉

决定总线空闲电平
I2C 必有上拉（通常 4.7kΩ）

5. 地址/片选

I2C：地址寻址
SPI：片选（CS）选从机
UART：点对点，无需寻址

三、嵌入式 Linux 中的总线驱动框架

Linux 内核对总线有统一抽象：

struct bus_type {
    int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
    int (*probe)(struct device *dev);
    void (*remove)(struct device *dev);
    // ...
};

i2c_bus_type：drivers/i2c/i2c-core.c
spi_bus_type：drivers/spi/spi.c
platform_bus_type：SoC 内置外设的虚拟总线
pci_bus_type：PCI/PCIe

四、总线分析工具

工具	用途
示波器	看时序、边沿、毛刺
逻辑分析仪	多通道总线解码（Saleae 经典）
协议分析仪	USB、PCIe 专业分析仪
i2c-tools	Linux 下扫描 I2C 设备（`i2cdetect`）
spidev / spidev_test	Linux 下测试 SPI
can-utils	Linux 下测试 CAN