一、uart

? ? ? ? 通用異步收發(fā)器，就是常說的串口通信，常常用在異步通信并且是一種全雙工的通信方式，不需要嚴(yán)格的時(shí)間限制，兩個(gè)設(shè)備之間連線簡(jiǎn)單，往往只需要將RX，TX端交叉相連即可。現(xiàn)實(shí)中利用面很廣，多用于調(diào)試，在以后學(xué)習(xí)Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)時(shí)是非常重要的。uart的連接過程如下圖，很簡(jiǎn)潔明了。

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? ? ? ? ?由圖可見，數(shù)據(jù)在總線和uart之間還是并行傳輸?shù)?#xff0c;但是兩個(gè)設(shè)備之間的uart之間就采取了單線的傳輸，在傳輸?shù)那?#xff0c;還會(huì)自動(dòng)的添加起始位、奇偶校驗(yàn)位、停止位。具體的傳輸過程如下圖：

?????????這樣對(duì)uart整個(gè)的工作流程就全部解刨開了，學(xué)習(xí)難度降了好多。在以前的文章里有手撕uart代碼的文章，有興趣的可以去看看。

?二、spi-串行外設(shè)接口

? ? ? ? 這是一種同步全雙工的傳輸方式，他的連線是這三種通信方式里面最多的，有一個(gè)clk串行時(shí)鐘、MOSI主設(shè)備輸出、MISO主設(shè)備輸入、cs從設(shè)備片選。他的缺點(diǎn)就是每個(gè)從設(shè)備都需要有一個(gè)cs口用來對(duì)其在傳輸時(shí)進(jìn)行選擇。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)還需要考慮傳輸時(shí)是低電平有效還是高電平有效、第一個(gè)下降沿有效還是第二個(gè)下降沿有效，相當(dāng)于有四種傳輸方式。內(nèi)部spi通信相當(dāng)于一個(gè)環(huán)路，輸出數(shù)據(jù)后又讀入數(shù)據(jù)：

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?具體讀和取數(shù)據(jù)的過程如下（網(wǎng)上找到很好地一張工作流程圖），需要16個(gè)脈沖才可以完成一個(gè)完整的讀取周期。

三、iic

? ? ? ? iic實(shí)現(xiàn)連線簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)clk時(shí)鐘線和sda數(shù)據(jù)線即可，但是iic的協(xié)議相對(duì)復(fù)雜。如圖iic可以掛載多個(gè)設(shè)備，但是傳輸時(shí)只能有一個(gè)設(shè)備工作，iic是利用地址來選擇從機(jī)的，這點(diǎn)和spi不同，兩條線都有上拉電阻且都設(shè)為開漏輸出，目的是為了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的穩(wěn)定，也是一種規(guī)范，iic在高電平時(shí)是空閑狀態(tài)。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，clk在高電平的時(shí)候，SDA絕對(duì)不能發(fā)生改變，否則會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

? ? ? ? ?在iic中想利用其收發(fā)數(shù)據(jù)必須會(huì)起始與終止信號(hào)：在SCL為高期間? SDA : 由高到低，起始信號(hào)、?SDA：由低到高，終止信號(hào)。

?IIC一次最多可以掛載多少個(gè)設(shè)備呢？由iic地址決定,8位地址,減去1位廣播地址,是7位地址,2^7=128,但是地址0x00不用,那就是127個(gè)地址, 所以理論上可以掛127個(gè)從器件。但是IIC協(xié)議沒有規(guī)定總線上device最大數(shù)目，但是規(guī)定了總線電容不能超過400pF。管腳都是有輸入電容的，PCB上也會(huì)有寄生電容，所以會(huì)有一個(gè)限制。實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)值大概是不超過8個(gè)器件。過多設(shè)備會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸速度變慢，這牽扯到模電方面的內(nèi)容，不過多解釋。

? ? ? ? 主設(shè)備對(duì)從設(shè)備可以進(jìn)行讀寫，主設(shè)備首先會(huì)發(fā)送7bit位的slave device地址，和1bit位的read或者write命令。

時(shí)序圖如下write：

read：?

?語言描述就是：

（1）write命令

如果為write命令，則主設(shè)備釋放總線（If the I2C-bus is free, both SDA and SCL lines should be both at High level），即SDA為高位；然后從設(shè)備拉低SDA，表示ACK主設(shè)備；然后主設(shè)備再發(fā)送8bit數(shù)據(jù)，從設(shè)備再ACK(A)，通信結(jié)束(P)。

寫寄存器的標(biāo)準(zhǔn)流程：

1. ? ?Master發(fā)起START

2. ? ?Master發(fā)送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK

3. ? ?Slave發(fā)送ACK

4. ? ?Master發(fā)送reg addr（8bit），等待ACK

5. ? ?Slave發(fā)送ACK

6. ? Master發(fā)送data（8bit），即要寫入寄存器中的數(shù)據(jù)，等待ACK

7. ? ?Slave發(fā)送ACK

8. ? ?第6步和第7步可以重復(fù)多次，即順序?qū)懚鄠€(gè)寄存器

9. ? ?Master發(fā)起STOP

（2）read命令

如果為read命令，則從設(shè)備先拉低SDA表示ACK主設(shè)備，然后再發(fā)送8bit數(shù)據(jù)。主設(shè)備拉低SDA表示ACK從設(shè)備（我已經(jīng)讀取8bit的數(shù)據(jù)了），之后結(jié)束。

讀寄存器的標(biāo)準(zhǔn)流程

1、Master發(fā)送I2Caddr（7bit）和 W操作1（1bit），等待ACK

2. ? ?Slave發(fā)送ACK

3. ? ?Master發(fā)送reg addr（8bit），等待ACK

4. ? ?Slave發(fā)送ACK

5. ? Master發(fā)起START

6. ? ?Master發(fā)送I2C addr（7bit）和 R操作1（1bit），等待ACK

7. ? ?Slave發(fā)送ACK

8. ? Slave發(fā)送data（8bit），即寄存器里的值

9. ? Master發(fā)送ACK

10. ? ?第8步和第9步可以重復(fù)多次，即順序讀多個(gè)寄存器

以上文字來源于以下鏈接：原文鏈接：https://blog.csdn.net/oqqHuTu12345678/article/details/72356722

四、三種通信方式對(duì)比圖

對(duì)比項(xiàng)	? ? ? ? ?UART	? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?SPI	? ? ? ? ? ? I2C
信號(hào)線數(shù)目	3根，RX、TX、GND	4根，SDO、SDI、SCLK、SS	2根，SDA、SCLK
設(shè)備從屬關(guān)系	? ? ? ? ? ?——	存在主從設(shè)備。SPI用片選信號(hào)選擇從機(jī)?	存在主從設(shè)備。IIC用地址選擇從機(jī)。
通信方式	全雙工通信	全雙工通信	半雙工通信
通信速率	速度慢	比I2C總線要快，速度可達(dá)到幾Mbps	I2C的速度比SPI慢
應(yīng)用領(lǐng)域	1、UART常用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片 2、就是我們經(jīng)常所說的串口，基本都用于調(diào)試。	主要應(yīng)用在EEPROM，FLASH，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間	I2C一般是用在同一個(gè)板子上的2個(gè)IC之間的通信 ，它可以替代標(biāo)準(zhǔn)的并行總線，連接各種集成電路和功能模塊。
傳輸距離			I2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠(yuǎn)距離通信
通信特征	異步，一幀可以傳5/6/7/8位	同步，SPI允許數(shù)據(jù)一位一位的傳送，甚至允許暫停。從最高位開始傳。	同步，電平信號(hào)，一次連續(xù)8bit。從最高位開始傳
協(xié)議復(fù)雜度	結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜	SPI實(shí)現(xiàn)要比UART簡(jiǎn)單，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無所謂，因?yàn)樗怯袝r(shí)鐘的協(xié)議。	協(xié)議比SPI復(fù)雜，但是連線比標(biāo)準(zhǔn)的SPI要少
對(duì)比	只能與一個(gè)設(shè)備相連	在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信中，SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作，且為全雙工通信,顯得簡(jiǎn)單高效。 在多個(gè)從器件的系統(tǒng)中,每個(gè)從器件需要獨(dú)立的使能信號(hào),硬件上比I2C系統(tǒng)要稍微復(fù)雜一些。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的单片机通信——spi、iic、uart的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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