UART, SPI, IIC的详解及三者的区别和联系
I2C和SPI通信方式的讲解
Arduino - mlx90614红外温度传感器和I2C通信
UART 、SPI、 IIC的详解及三者的区别和联系
UART、SPI、IIC是经常用到的几个数据传输标准，下面分别总结一下：
-
UART（Universal Asynchronous Receive Transmitter）
也就是我们经常所说的串口，基本都用于调试。主机和从机至少要接三根线，RX、 TX和GND。TX用于发送数据，RX用于接受数据（收发不是一根线，所以是全双工方式）。注意A和B通信A.TX要接B.RX，A.RX要接B.TX（A用TX发B当然要用RX来收了！）如果A是PC机，B是单片机，A和B之间还要接一块电平转换芯片，用于将TTL/CMOS（单片机电平）转换为RS232（PC机电平）。因为TTL/CMOS电平范围是01.8/2.5/3.3/5V(不同单片机范围不同)，高电压表示1，低电压表示0。而RS232逻辑电平范围-12V12V，-5-12表示高电平，+5+12V表示低电平（对！你没有听错）。为什么这么设置？这就要追溯到调制解调器出生时代了，有兴趣自己去查资料！
数据协议：以PC机A给单片机B发数据为例（1为高电平，0为低电平）：A.TX to B.RX。刚开始B.RX的端口保持1，当A.TX发来一个0作为起始位告诉B我要发数据了！然后就开始发数据，发多少呢？通常一次是5位、6位、7位、8位，这个双方事先要用软件设置好。PC机一般会用串口助手设置，单片机会在uart的驱动中设置。一小帧数据发送完了以后，A.TX给个高电平告诉B.RX我发完了一帧。如果还有数据，就再给个0然后重复上一步。如果双方约定由校验位，还要在发停止位1之前发送个校验位，不过现在一般都不需要校验位了，因为出错的概率太小了，而且一般用于调试。
一般在串口助手上还有个RTS/CTS流控选项，也叫握手，我从来没用过。搬一段我能理解的介绍：RTS（请求发送），CTS（清除发送）。如果要用这两个功能，那就至少要接5根线：RX+TX+GND+RTS+CTS。当A要发送数据时，置RTS有效（可能是置1），告诉B我要发送数据了。当B准备好接受数据后，置CTS有效，告诉A你可以发了。然后他们就实现了两次握手！挺耽误时间是不是？这个RTS还可以当电源使用，如果你不用它的握手功能，且电源电流在50mA以下时，就可以把它置为高电平可以当电源用喔~！
-
SPI（Serial Peripheral Interface, 同步外设接口）
是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。
SPI是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI 接口由SD（串行数据输入），SDO （串行数据输出），SCK（串行移位时钟），CS（从使能信号）四种信号构成，CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备，片选信号低电平有效。如没有CS 信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO 输出，SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO 输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI 读入，这样经过8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。
-
IIC（Inter Integrated Circuit）
两根线：一个时钟线SCL和一个数据线SDA。只有一根数据线，所以是半双工通信。接线不难，而且两根线上也可以挂很多设备（每个设备的IIC地址不同），数据协议比较麻烦：
还是假设A给B发数据（这里A.SCL接B.SCL, A.SDA接B.SDA）。起初SDA和SCL上的电平都为高电平。然后A先把SDA拉低，等SDA变为低电平后再把SCL拉低(以上两个动作构成了iic的起始位)，此时SDA就可以发送数据了，与此同时，SCL发送一定周期的脉冲（周期和PCLK有关，一般会在IIC的控制寄存器中设置）。SDA发送数据和SCL发送脉冲的要符合的关系是：SDA必须在SCL是高电平是保持有效，在SCL是低电平时发送下一位（SCL会在上升沿对SDA进行采样）。规定一次必须传8位数据，8位数据传输结束后A释放SDA，但SCL再发一个脉冲（这是第九个脉冲），这会触发B通过将SDA置为低电平表示确认（该低电平称为ACK）。最后SCL先变为高电平，SDA再变为高电平（以上两个动作称为结束标志）如果B没有将SDA置为0，则A停止发送下一帧数据。IIC总线（即SDA和SCL）上的每个设备都有唯一地址，数据包传输时先发送地址位，接着才是数据。一个地址字节由7个地址位（可以挂128个设备）和1个指示位组成（7位寻址模式）。指示位是0表示写，1表示读。还有10位寻址模式，使用两个字节来保存地址，第一个字节的最低两位和第二个字节的8位合起来构成10位地址。详解I2C通信协议
未完待续…