UART
定義
- UART是一種非常常見(jiàn)的接口或協(xié)議，幾乎在每臺(tái)計(jì)算機(jī)或微處理器上都可以找到它，UART是英文Universal Asynchronous Receiver and Transmitter 的縮寫，中文一般稱為通用異步收發(fā)傳輸器，也稱其為RS-232標(biāo)準(zhǔn)。該協(xié)議是全雙工協(xié)議，它也是一種包括特定通信的電子，機(jī)械和物理特性的全面標(biāo)準(zhǔn)。
- UART允許菊花鏈拓?fù)洌ㄔ谶@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，可以將第一個(gè)傳感器的發(fā)送引腳連接到第二個(gè)傳感器的接收引腳，再將第二個(gè)傳感器的發(fā)送引腳連接到第三個(gè)傳感器的接收引腳，以此類推，最多可以接8個(gè)）
接口
- UART TX：發(fā)送
- UART RX：接收
數(shù)據(jù)傳輸
- UART作為異步串口通信協(xié)議的一種，工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位地傳輸。
- 數(shù)據(jù)傳輸
1.起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開始。
2.數(shù)據(jù)位：緊接著起始位之后。資料位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。
3.奇偶校驗(yàn)位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來(lái)校驗(yàn)資料傳送的正確性。
4.停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。
5.空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒(méi)有資料傳送。
波特率（每秒傳送的字符數(shù)）
波特率時(shí)UART協(xié)議中的一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，即發(fā)送數(shù)據(jù)的速度。
發(fā)送器和接受器的波特率應(yīng)該匹配，通常，我們將波特率定為9600或115200。
SPI
定義
- SPI（串行外圍設(shè)備接口），英文Serial Peripheral Interface.是一種全雙工短距單主設(shè)備通信協(xié)議，與UART不同，它是一種同步通信協(xié)議。SPI簡(jiǎn)單的連接方式之一是主從連接，如下圖
接口
SCLK：串行時(shí)鐘，用來(lái)同步數(shù)據(jù)傳輸，由主機(jī)輸出
MISO：主機(jī)輸入從機(jī)輸出（Master In Slave Out）
MOSI：主機(jī)輸出從機(jī)輸入（Master Out Slave In）
CS：片選線，低電平有效，由主機(jī)輸出
在SPI總線上，某一時(shí)刻可以出現(xiàn)多個(gè)從機(jī)，但只能存在一個(gè)主機(jī)，主機(jī)通過(guò)片選線來(lái)確定要通信的從機(jī)。這就要求從機(jī)的MISO口具有三態(tài)特性，使得該口線在器件未被選通時(shí)表現(xiàn)為高阻抗。
數(shù)據(jù)傳輸
在一個(gè)SPI時(shí)鐘周期內(nèi)，會(huì)完成如下操作：
主機(jī)通過(guò)MOSI線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，從機(jī)通過(guò)該線讀取這1位數(shù)據(jù)；
從機(jī)通過(guò)MISO線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，主機(jī)通過(guò)該線讀取這1位數(shù)據(jù)。
這是通過(guò)移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如下圖，主機(jī)和從機(jī)各有一個(gè)移位寄存器，且二者連接成環(huán)。隨著時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)按照從高位到低位的方式依次移出主機(jī)寄存器和從機(jī)寄存器，并且依次移入從機(jī)寄存器和主機(jī)寄存器。當(dāng)寄存器中的內(nèi)容全部移出時(shí)，相當(dāng)于完成了兩個(gè)寄存器內(nèi)容的交換。
I2C
定義
- I2C（Inter-Integrated Circuit）是一種用兩條連線工作的半雙工協(xié)議（半雙工是通信的一種類型，即只要發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端只能監(jiān)聽兒不能發(fā)送數(shù)據(jù)）。
接口
- SDA：數(shù)據(jù)線
- SCL：時(shí)鐘線
- I2C的連線總是要通過(guò)電阻上拉至輸入電壓，I2C的連線工作于三種速度：高速，快速，慢速。
工作原理
- 如果主機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)給從器件，則主機(jī)首先尋址從器件，然后主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)至從器件，最后由主機(jī)終止數(shù)據(jù)傳送；如果主機(jī)要接收從器件的數(shù)據(jù)，首先由主器件尋址從器件．然后主機(jī)接收從器件發(fā)送的數(shù)據(jù)，最后由主機(jī)終止接收過(guò)程。在這種情況下．主機(jī)負(fù)責(zé)產(chǎn)生定時(shí)時(shí)鐘和終止數(shù)據(jù)傳送。
數(shù)據(jù)傳輸
字節(jié)格式
- 每個(gè)字節(jié)必須是8位，最后一位為響應(yīng)位
- 每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制
- 最開始發(fā)送的是從機(jī)地址
應(yīng)答響應(yīng)
地址匹配完成會(huì)得到響應(yīng)信號(hào)（ACK），說(shuō)明這個(gè)設(shè)備是存在的
開始信號(hào)：主機(jī)讓時(shí)鐘SCL保持高電平，數(shù)據(jù)SDA由高電平調(diào)轉(zhuǎn)到低電平
停止線號(hào)：主機(jī)讓式中SCL保持高電平，數(shù)據(jù)SDA由低電平跳轉(zhuǎn)到高電平。
響應(yīng)信號(hào)（ACK）：接收器在接收到8位數(shù)據(jù)后，在第9個(gè)時(shí)鐘周期，拉低SDA為低電平。
SDA上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須在SCL為高電平的期間保持穩(wěn)定，外部設(shè)備會(huì)在SCL在高電平的時(shí)候讀取數(shù)據(jù)
SDA上的數(shù)據(jù)只能在SCL為低電平期間發(fā)生變化
