UART, SPI, IIC對比和總結

                                                                                                 UART, SPI, IIC對比、總結

      UART、SPI、IIC是經常用到的幾個數據傳輸標準,下面就分別總結一下:

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,所以...呵呵呵!

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~!


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。



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


區別和聯繫:

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

SPI用片選信號選擇從機,IIC用地址選擇從機。


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