UART SPI I²C對(duì)比總結(jié)

UART、SPI、IIC是經(jīng)常用到的幾個(gè)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，下面就分別總結(jié)一下：

UART(Universal Asynchronous Receive Transmitter)：也就是我們經(jīng)常所說(shuō)的串口，基本都用于調(diào)試。

主機(jī)和從機(jī)至少要接三根線(xiàn)，RX、TX和GND。TX用于發(fā)送數(shù)據(jù)，RX用于接受數(shù)據(jù)(收發(fā)不是一根線(xiàn)，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(fā)B當(dāng)然要用RX來(lái)收了!)

如果A是PC機(jī)，B是單片機(jī)，A和B之間還要接一塊電平轉(zhuǎn)換芯片，用于將TTL/CMOS(單片機(jī)電平)轉(zhuǎn)換為RS232(PC機(jī)電平)。因?yàn)門(mén)TL/CMOS電平范圍是0~1.8/2.5/3.3/5V(不同單片機(jī)范圍不同)，高電壓表示1，低電壓表示0。而RS232邏輯電平范圍-12V~12V，-5~-12表示高電平，+5~+12V表示低電平(對(duì)!你沒(méi)有聽(tīng)錯(cuò))。為什么這么設(shè)置?這就要追溯到調(diào)制解調(diào)器出生時(shí)代了，有興趣自己去查資料!

數(shù)據(jù)協(xié)議：以PC機(jī)A給單片機(jī)B發(fā)數(shù)據(jù)為例(1為高電平，0為低電平)：A.TX to B.RX。剛開(kāi)始B.RX的端口保持1，當(dāng)A.TX發(fā)來(lái)一個(gè)0作為起始位告訴B我要發(fā)數(shù)據(jù)了!然后就開(kāi)始發(fā)數(shù)據(jù)，發(fā)多少呢?通常一次是5位、6位、7位、8位，這個(gè)雙方事先要用軟件設(shè)置好。PC機(jī)一般會(huì)用串口助手設(shè)置，單片機(jī)會(huì)在uart的驅(qū)動(dòng)中設(shè)置。一小幀數(shù)據(jù)發(fā)送完了以后，A.TX給個(gè)高電平告訴B.RX我發(fā)完了一幀。如果還有數(shù)據(jù)，就再給個(gè)0然后重復(fù)上一步。如果雙方約定由校驗(yàn)位，還要在發(fā)停止位1之前發(fā)送個(gè)校驗(yàn)位，不過(guò)現(xiàn)在一般都不需要校驗(yàn)位了，因?yàn)槌鲥e(cuò)的概率太小了，而且一般用于調(diào)試，所以...呵呵呵!

一般在串口助手上還有個(gè)RTS/CTS流控選項(xiàng)，也叫握手，我從來(lái)沒(méi)用過(guò)。搬一段我能理解的介紹：RTS(請(qǐng)求發(fā)送)，CTS(清除發(fā)送)。如果要用這兩個(gè)功能，那就至少要接5根線(xiàn)：RX+TX+GND+RTS+CTS。當(dāng)A要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，置RTS有效(可能是置1)，告訴B我要發(fā)送數(shù)據(jù)了。當(dāng)B準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)后，置CTS有效，告訴A你可以發(fā)了。然后他們就實(shí)現(xiàn)了兩次握手!挺耽誤時(shí)間是不是?這個(gè)RTS還可以當(dāng)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(shí)，就可以把它置為高電平可以當(dāng)電源用喔~!

IIC(Inter Integrated Circuit)：兩根線(xiàn)：一個(gè)時(shí)鐘線(xiàn)SCL和一個(gè)數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA。只有一根數(shù)據(jù)線(xiàn)，所以是半雙工通信。接線(xiàn)不難，而且兩根線(xiàn)上也可以?huà)旌芏嘣O(shè)備(每個(gè)設(shè)備的IIC地址不同)，數(shù)據(jù)協(xié)議比較麻煩：

還是假設(shè)A給B發(fā)數(shù)據(jù)(這里A.SCL接B.SCL, A.SDA接B.SDA)。起初SDA和SCL上的電平都為高電平。然后A先把SDA拉低，等SDA變?yōu)榈碗娖胶笤侔裇CL拉低(以上兩個(gè)動(dòng)作構(gòu)成了iic的起始位)，此時(shí)SDA就可以發(fā)送數(shù)據(jù)了，與此同時(shí)，SCL發(fā)送一定周期的脈沖(周期和PCLK有關(guān)，一般會(huì)在IIC的控制寄存器中設(shè)置)。SDA發(fā)送數(shù)據(jù)和SCL發(fā)送脈沖的要符合的關(guān)系是：SDA必須在SCL是高電平是保持有效，在SCL是低電平時(shí)發(fā)送下一位(SCL會(huì)在上升沿對(duì)SDA進(jìn)行采樣)。規(guī)定一次必須傳8位數(shù)據(jù)，8位數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后A釋放SDA，但SCL再發(fā)一個(gè)脈沖(這是第九個(gè)脈沖)，這會(huì)觸發(fā)B通過(guò)將SDA置為低電平表示確認(rèn)(該低電平稱(chēng)為ACK)。最后SCL先變?yōu)楦唠娖?，SDA再變?yōu)楦唠娖?以上兩個(gè)動(dòng)作稱(chēng)為結(jié)束標(biāo)志)如果B沒(méi)有將SDA置為0，則A停止發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。IIC總線(xiàn)(即SDA和SCL)上的每個(gè)設(shè)備都有唯一地址，數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)先發(fā)送地址位，接著才是數(shù)據(jù)。一個(gè)地址字節(jié)由7個(gè)地址位(可以?huà)?28個(gè)設(shè)備)和1個(gè)指示位組成(7位尋址模式)。指示位是0表示寫(xiě)，1表示讀。還有10位尋址模式，使用兩個(gè)字節(jié)來(lái)保存地址，第一個(gè)字節(jié)的最低兩位和第二個(gè)字節(jié)的8位合起來(lái)構(gòu)成10位地址。

SPI(Serial Peripheral Interface, SPI)：4條線(xiàn)：MOSI(master output and slave input)，MISO，SCLK(時(shí)鐘)，CS(片選)。片選信號(hào)低電平有效。SPI有四種模式

區(qū)別和聯(lián)系：

UART一幀可以傳5/6/7/8位，IIC必須是8位。IIC和SPI都從最高位開(kāi)始傳。

SPI用片選信號(hào)選擇從機(jī)，IIC用地址選擇從機(jī)。