Micro:bit UART SPI IIC的詳解及三者的區別和聯繫

UART, SPI, IIC的詳解及三者的區別和聯繫
I2C和SPI通信方式的講解
Arduino - mlx90614紅外溫度傳感器和I2C通信

UART 、SPI、 IIC的詳解及三者的區別和聯繫

UART、SPI、IIC是經常用到的幾個數據傳輸標準，下面分別總結一下：

• UART（Universal Asynchronous Receive Transmitter）
  也就是我們經常所說的串口，基本都用於調試。主機和從機至少要接三根線，RX、 TX和GND。TX用於發送數據，RX用於接受數據（收發不是一根線，所以是全雙工方式）。注意A和B通信A.TX要接B.RX，A.RX要接B.TX（A用TX發B當然要用RX來收了！）

  如果A是PC機，B是單片機，A和B之間還要接一塊電平轉換芯片，用於將TTL/CMOS（單片機電平）轉換爲RS232（PC機電平）。因爲TTL/CMOS電平範圍是0_{1.8/2.5/3.3/5V(不同單片機範圍不同)，高電壓表示1，低電壓表示0。而RS232邏輯電平範圍-12V}12V，-5_{-12表示高電平，+5}+12V表示低電平（對！你沒有聽錯）。爲什麼這麼設置？這就要追溯到調制解調器出生時代了，有興趣自己去查資料！

  數據協議：以PC機A給單片機B發數據爲例（1爲高電平，0爲低電平）：A.TX to B.RX。剛開始B.RX的端口保持1，當A.TX發來一個0作爲起始位告訴B我要發數據了！然後就開始發數據，發多少呢？通常一次是5位、6位、7位、8位，這個雙方事先要用軟件設置好。PC機一般會用串口助手設置，單片機會在uart的驅動中設置。一小幀數據發送完了以後，A.TX給個高電平告訴B.RX我發完了一幀。如果還有數據，就再給個0然後重複上一步。如果雙方約定由校驗位，還要在發停止位1之前發送個校驗位，不過現在一般都不需要校驗位了，因爲出錯的概率太小了，而且一般用於調試。

  一般在串口助手上還有個RTS/CTS流控選項，也叫握手，我從來沒用過。搬一段我能理解的介紹：RTS（請求發送），CTS（清除發送）。如果要用這兩個功能，那就至少要接5根線：RX+TX+GND+RTS+CTS。當A要發送數據時，置RTS有效（可能是置1），告訴B我要發送數據了。當B準備好接受數據後，置CTS有效，告訴A你可以發了。然後他們就實現了兩次握手！挺耽誤時間是不是？這個RTS還可以當電源使用，如果你不用它的握手功能，且電源電流在50mA以下時，就可以把它置爲高電平可以當電源用喔~！

• SPI（Serial Peripheral Interface, 同步外設接口）

  是由摩托羅拉公司開發的全雙工同步串行總線，該總線大量用在與EEPROM、ADC、FRAM和顯示驅動器之類的慢速外設器件通信。

  SPI是一種串行同步通訊協議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啓動一個與從設備的同步通訊，從而完成數據的交換。SPI 接口由SD（串行數據輸入），SDO （串行數據輸出），SCK（串行移位時鐘），CS（從使能信號）四種信號構成，CS 決定了唯一的與主設備通信的從設備，片選信號低電平有效。如沒有CS 信號，則只能存在一個從設備，主設備通過產生移位時鐘來發起通訊。通訊時，數據由SDO 輸出，SDI 輸入，數據在時鐘的上升或下降沿由SDO 輸出，在緊接着的下降或上升沿由SDI 讀入，這樣經過8/16 次時鐘的改變，完成8/16 位數據的傳輸。

• IIC（Inter Integrated Circuit）

  兩根線：一個時鐘線SCL和一個數據線SDA。只有一根數據線，所以是半雙工通信。接線不難，而且兩根線上也可以掛很多設備（每個設備的IIC地址不同），數據協議比較麻煩：

  還是假設A給B發數據（這裏A.SCL接B.SCL, A.SDA接B.SDA）。起初SDA和SCL上的電平都爲高電平。然後A先把SDA拉低，等SDA變爲低電平後再把SCL拉低(以上兩個動作構成了iic的起始位)，此時SDA就可以發送數據了，與此同時，SCL發送一定週期的脈衝（週期和PCLK有關，一般會在IIC的控制寄存器中設置）。SDA發送數據和SCL發送脈衝的要符合的關係是：SDA必須在SCL是高電平是保持有效，在SCL是低電平時發送下一位（SCL會在上升沿對SDA進行採樣）。規定一次必須傳8位數據，8位數據傳輸結束後A釋放SDA，但SCL再發一個脈衝（這是第九個脈衝），這會觸發B通過將SDA置爲低電平表示確認（該低電平稱爲ACK）。最後SCL先變爲高電平，SDA再變爲高電平（以上兩個動作稱爲結束標誌）如果B沒有將SDA置爲0，則A停止發送下一幀數據。IIC總線（即SDA和SCL）上的每個設備都有唯一地址，數據包傳輸時先發送地址位，接着纔是數據。一個地址字節由7個地址位（可以掛128個設備）和1個指示位組成（7位尋址模式）。指示位是0表示寫，1表示讀。還有10位尋址模式，使用兩個字節來保存地址，第一個字節的最低兩位和第二個字節的8位合起來構成10位地址。詳解I2C通信協議
  

  未完待續…