UART

定义

• UART是一种非常常见的接口或协议，几乎在每台计算机或微处理器上都可以找到它，UART是英文Universal Asynchronous Receiver and Transmitter 的缩写，中文一般称为通用异步收发传输器，也称其为RS-232标准。该协议是全双工协议，它也是一种包括特定通信的电子，机械和物理特性的全面标准。
• UART允许菊花链拓扑（在这种拓扑结构中，可以将第一个传感器的发送引脚连接到第二个传感器的接收引脚，再将第二个传感器的发送引脚连接到第三个传感器的接收引脚，以此类推，最多可以接8个）

接口

• UART TX：发送
• UART RX：接收

数据传输

• UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

• 数据传输

UART数据传输图

1.起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。

2.数据位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

3.奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。

4.停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。

5.空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。

波特率（每秒传送的字符数）

波特率时UART协议中的一个关键数据，即发送数据的速度。
发送器和接受器的波特率应该匹配，通常，我们将波特率定为9600或115200。

SPI

定义

• SPI（串行外围设备接口），英文Serial Peripheral Interface.是一种全双工短距单主设备通信协议，与UART不同，它是一种同步通信协议。SPI简单的连接方式之一是主从连接，如下图

简单的主从SPI连接图

接口

• SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出

• MISO：主机输入从机输出（Master In Slave Out）

• MOSI：主机输出从机输入（Master Out Slave In）

• CS：片选线，低电平有效，由主机输出

• 在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，主机通过片选线来确定要通信的从机。这就要求从机的MISO口具有三态特性，使得该口线在器件未被选通时表现为高阻抗。

数据传输

在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：

1. 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据；

2. 从机通过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。

这是通过移位寄存器来实现的。如下图，主机和从机各有一个移位寄存器，且二者连接成环。随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器，并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。

I2C

定义

• I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种用两条连线工作的半双工协议（半双工是通信的一种类型，即只要发送端在发送数据，接收端只能监听儿不能发送数据）。

接口

• SDA：数据线
• SCL：时钟线
• I2C的连线总是要通过电阻上拉至输入电压，I2C的连线工作于三种速度：高速，快速，慢速。

工作原理

• 如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件．然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下．主机负责产生定时时钟和终止数据传送。

数据传输

字节格式

• 每个字节必须是8位，最后一位为响应位
• 每次传输可以发送的字节数量不受限制
• 最开始发送的是从机地址

应答响应

• 地址匹配完成会得到响应信号（ACK），说明这个设备是存在的

• 开始信号：主机让时钟SCL保持高电平，数据SDA由高电平调转到低电平

• 停止线号：主机让式中SCL保持高电平，数据SDA由低电平跳转到高电平。

• 响应信号（ACK）：接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA为低电平。

• SDA上传输的数据必须在SCL为高电平的期间保持稳定，外部设备会在SCL在高电平的时候读取数据

• SDA上的数据只能在SCL为低电平期间发生变化

I2C数据传输图