常见通信协议详解

本知识库为通用通信协议讲解，聚焦理论 + 具体例子，不依赖任何具体 RTOS/平台，可作为嵌入式与物联网开发的协议基础参考。

📚 目录

🔌 板级总线（芯片间 / 设备间有线通信）

协议	一句话	关键点
UART 串口	异步收发、点对点	起始位/停止位、波特率、奇偶校验
SPI 同步总线	同步全双工、主从	MOSI/MISO/SCK/CS、4 种模式
I2C 同步总线	同步半双工、多主	SDA/SCL、7位地址、ACK
CAN 现场总线	差分、多主、仲裁	报文帧、ID 优先级仲裁
RS-485 / Modbus	差分多点、工业	半双工、主从轮询、Modbus RTU

📡 无线通信（近距离 / 远距离 / 蜂窝）

协议	一句话	关键点
BLE 蓝牙低功耗	短距低功耗	广播/连接、GATT、2.4GHz
WiFi	中距无线局域网	802.11、信道、SSID
ZigBee	低功耗自组网	802.15.4、ZigBee 协议栈
LoRa	远距离低功耗	LoRa 调制、扩频因子
NB-IoT	蜂窝窄带物联网	窄带、低速率、深覆盖

🌐 网络与应用层协议（TCP/IP / 物联网应用）

协议	一句话	关键点
TCP/IP 与 Socket	互联网传输基石	TCP/UDP、IP、端口、Socket
HTTP	请求/响应超文本	GET/POST、状态码、报文
MQTT	发布/订阅物联网	Broker、Topic、QoS、遗嘱
CoAP	轻量 RESTful	UDP、CON/NON、资源发现

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🧭 如何阅读

• 按需阅读：做板级通信看"板级总线"；做无线传感看"无线通信"；做联网看"网络与应用层"。
• 每篇结构：是什么 → 为什么用 → 报文/帧格式 → 工作流程 → 具体例子（时序图/报文示例）→ 常见坑。
• 跨协议对比：需要选型对比可参考各篇的"与 XXX 对比"小节。

🔗 协议速查对比表

维度	UART	SPI	I2C	CAN	RS485	BLE	WiFi	ZigBee	LoRa	NB-IoT	TCP	HTTP	MQTT	CoAP
传输介质	线	线	线	差分线	差分线	无线	无线	无线	无线	蜂窝	线/无线	线/无线	线/无线	线/无线
同步/异步	异步	同步	同步	异步	异步	—	—	—	—	—	—	—	—	—
全双工/半双工	全	全	半	半	半	半	半	半	半	全	全	全	全	半
主从/多主	点对点	主从	多主	多主	主从	主从	多	主从/网	星型	蜂窝	对等	客户端/服务	发布/订阅	客户端/服务
典型速率	115k	10M+	400k	1M	10M	1M	100M+	250k	50k	200k	高	高	高	中
典型距离	10m	板级	板级	1km	1km	10m	100m	100m	10km	10km	不限	不限	不限	不限
代表场景	调试/日志	传感器/屏	传感器/EEPROM	汽车/工业	工业总线	穿戴	局域网	智能家居	远距传感	智能抄表	互联网	Web	IoT	受限IoT