UART、IIC、SPI通信协议

1、IIC通用异步收发器是一种异步收发器，是计算机硬件的一部分。一种将数据从串行通信转换为并行通信，并将其作为并行输入转换为串行输出的芯片，通常与其它通信接口集成在一起。UART作为一种异步串行通信协议，通过逐个传输传输数据的每一个字符来工作。每一位的含义如下：起始位：首先发送一个逻辑“0”信号，表示传输字符的开始。数据位：紧接在起始位之后。数据位的数量可以是4、5、6、7、8等。形成一个角色。通常采用ASCII码。传输从最低位开始，由时钟定位。奇偶校验位：将该位加到数据位后，“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以验证数据传输的正确性。停止位：它是字符数据的结束符号。它可以是1位、1.

2、5位或2位高电平。因为数据是在传输线上定时的，并且每个设备都有自己的时钟，所以通信中的两个设备之间可能存在轻微的不同步。因此，停止位不仅表示传输结束，还为计算机提供了纠正时钟同步的机会。适用于停止位的位越多，不同时钟同步的容差越大，但数据传输速率越慢。空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传输。数据传输速率用波特率表示，即每秒传输的二进制数。例如，如果数据传输速率为120字符/秒，每个字符为10位(1个起始位，8个数据位，无奇偶校验位，1个结束位)，则其传输的波特率为101201200字符/秒，1200波特。数据通信格式，低位优先，高位最后，多字节数据传输。注意：异步通信是通过字符

3、传输的。在接收到开始信号后，接收设备可以正确地接收它，只要它能够在一个字符传输时间内与发送设备保持同步。下一个字符的起始位的到达使同步重新校准(通过检测起始位来实现发送和接收时钟的自同步)、UART的工作原理、数据传输过程的空闲状态以及线路的高电位；接收到发送数据的指令后，拉低线路上一个数据位的时间t，然后从低到高依次发送数据。数据发送后，发送奇偶校验位和停止位(停止位处于高电位)，一帧数据的传输结束。接收数据的过程是空闲的，并且线路处于高电位；当检测到线路的下降沿时(线路电位从高电位变为低电位)，这意味着线路有数据传输，并且根据约定的波特率从低位到高位接收数据。接收到数据后，奇偶校验位被接收

4、并进行比较，看它是否正确。如果正确，通知后续设备准备接收数据或将其存储在缓冲器中。10位串行字符发送和接收时序图，IIC IIC是一个串行外设接口，IIC总线是一个双向、双线(SCL、SDA)、串行、多主接口标准，具有总线仲裁机制，通常两条线需要上拉电阻，这非常适合设备之间的短距离和不频繁的数据通信。IIC通信协议，用于数据传输的IIC总线，当时钟信号处于高电平时，数据线上的数据必须保持稳定，并且只有当时钟线上的信号处于低电平时，数据线上的高电平或低电平状态才被允许改变。启动信号：在SCL线处于高电平期间，SDA线从高电平变为低电平表示启动信号。终止信号：在SCL线处于高电平期间，SDA线从低

5、电平变为高电平表示终止信号。开始信号和结束信号图，数据传输格式，每个字节必须保证为8位长。传输数据时，首先传输最高有效位(MSB)，每个传输的字节后面必须有一个响应位(即一帧有9位)。如果在一段时间内没有接收到从机的响应信号，则自动认为从机已正确接收到数据。AT24C02芯片地址，如图所示，1010是固定的，A0、A1和A2正好对应于芯片的超前角1、2和3，这是当前电路中的地址选择线。可以从电路中同时连接的三条线路中选择八个芯片。当您想要与哪个芯片通信时，您可以通过传输相应的地址与该芯片建立连接。德克萨斯州-1B实验板上的所有三条地址线都是0。最后一次读写是告诉从机是读还是写下一个字节的数据，

6、0是写，1是读。写进程时序图，先启动信号，然后目标设备的7位地址0，确认目标设备的存在并接收响应，然后目标设备的字节地址存在，然后接收响应，然后发送一个字节的数据，目标设备收到后会响应，一旦发送一个字节的数据，从设备释放SDA总线，SDA线路电平由低变高，传输结束。读取该过程的序列图，首先开始信号，然后是目标设备的7位地址0，确认目标设备的存在并接收响应，然后是目标设备的字节地址，如果字节地址存在，则接收响应。然后重新开始，发送目标设备的字节地址1，收到响应后读取目标地址的一个字节数据，并完成读取。是串行外设接口的缩写。SPI是一种高速、全双工和同步的通信总线，仅占用芯片引脚上的四条线路：MO

7、SI、味噌、SCLK和CS。SPI的通信原理非常简单，它以主从模式工作。这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，这需要至少四根导线，但实际上可以使用三根导线(当在一个方向上传输时)。它也适用于所有基于SPI的器件，如MOSI(主发送、从接收)、MISO(从发送、主接收)、SCLK(时钟)和CS(芯片选择)。在点对点通信中，SPI接口不需要寻址操作，而是全双工通信，简单高效。在具有多个从设备的系统中，每个从设备需要一个独立的使能信号，这在硬件上比I2C系统稍微复杂一些。SPI总线接口和时序。为了与外设交换数据，可以根据外设的工作要求配置其输出串行同步时钟的极性和相位。时钟极性(CPOL)对传输协议没有显著影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高。时钟相位(CPHA)可配置为选择两种不同的