UART通訊協議介紹
UART是什麼？UART是通用異步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART，是一種異步收發傳輸器,是設備間進行異步通信的關鍵模塊。UART負責處理數據總線和串行口之間的串/並、並/串轉換，並規定了幀格式;通信雙方只要採用相同的幀格式和波特率，就能在未共享時鐘信號的情況下，僅用兩根信號線(Rx 和Tx)就可以完成通信過程，因此也稱爲異步串行通信。
而我們常見的TTL、RS232、RS422、RS485是指的電平標準(電信號)，它們僅是關於UART通訊的一個機械和電氣接口標準，並不是通訊協議。也就是說對MCU等控制器編寫了UART程序，串行數據會通過硬件電路在設備間進行收發，這個硬件電路要遵循一個電平標準，實現設備間的交互。
1、TTL電平規定，+5V等價於邏輯“1”，0V等價於邏輯“0”。這樣的數據通信及電平規定方式，被稱做TTL（晶體管-晶體管邏輯電平）信號系統。
2、RS-232是美國電子工業協會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232爲標識號。RS-232是對電氣特性以及物理特性的規定，只作用於數據的傳輸通路上，它並不內含對數據的處理方式。RS-232標準是邏輯1爲-5V～-15V，邏輯0爲+5～+15V。選用該電氣標準的目的在於提高抗干擾能力，增大通信距離，一般在15m~30m。
3、RS-232接口可以實現點對點的通信方式，但這種方式不能實現聯網功能。於是，爲了解決這個問題，一個新的標準RS-485產生了。RS-485的數據信號採用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義爲A，另一線定義爲B。通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在+2～+6V，是邏輯1，負電平在-2～-6V，是邏輯0。10 米時， RS485 的數據最高傳輸速率可達 35Mbps，在 1200m 時，傳輸速度可達 100Kbps。RS-485採用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處於發送狀態，一般最大支持 32 個節點，如果使用特製的 485 芯片，可以達到 128 個或者 256 個節點，最大的可以支持到 400 個節點。，因此，發送電路須由使能信號加以控制
UART 時序
在UART中，信號線上共有兩種狀態， 分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來區分
在空閒時， 數據線應該保持在邏輯高電平狀態
其中各位的意義如下
起始位（Start Bit）： 先發出一個邏輯0信號， 表示傳輸字符的開始
數據位（Data Bits）： 可以是5~8位邏輯0或1. 如ASCII碼（7位）， 擴展BCD碼（8位）小端傳輸
校驗位（Parity Bit）： 數據位加上這一位後， 使得1的位數應爲偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗）
停止位（Stop Bit）： 它是一個字符數據的結束標誌。 可以是1位、1.5位、2位的高電平
空閒位： 處於邏輯1狀態， 表示當前線路上沒有資料傳送
IIC通訊協議介紹
I2C(Inter-Integrated Circuit BUS) 集成電路總線，該總線由NXP（原PHILIPS）公司設計，多用於主控制器和從器件間的主從通信，在小數據量場合使用，傳輸距離短，任意時刻只能有一個主機等特性。
ＩＩＣ的物理層
a．只要求兩條總線線路，一條是串行數據線ＳＤＡ，一條是串行時鐘線ＳＣＬ。（IIC是半雙工）。
b.每個連接到總線的器件都可以通過唯一的地址和其它器件通信，主機/從機角色和地址可配置，主機可以作爲主機發送器和主機接收器。
c.IIC是真正的多主機總線，（而這個SPI在每次通信前都需要把主機定死，而IIC可以在通訊過程中，改變主機），如果兩個或更多的主機同時請求總線，可以通過沖突檢測和仲裁防止總線數據被破壞。
d.傳輸速率在標準模式下可以達到100kb/s,快速模式下可以達到400kb/s。
e.連接到總線的IC數量只是受到總線的最大負載電容400pf限制。
ＩＩＣ的協議層
IIC的協議層纔是掌握IIC的關鍵。現在簡單概括如下：
a.數據的有效性
在時鐘的高電平週期內，SDA線上的數據必須保持穩定，數據線僅可以在時鐘SCL爲低電平時改變。
b.起始和結束條件
起始條件：當SCL爲高電平的時候，SDA線上由高到低的跳變被定義爲起始條件，結束條件：當SCL爲高電平的時候，SDA線上由低到高的跳變被定義爲停止條件，要注意起始和終止信號都是由主機發出的，連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。總線在起始條件之後，視爲忙狀態，在停止條件之後被視爲空閒狀態
c.應答
每當主機向從機發送完一個字節的數據，主機總是需要等待從機給出一個應答信號，以確認從機是否成功接收到了數據，從機應答主機所需要的時鐘仍是主機提供的，應答出現在每一次主機完成8個數據位傳輸後緊跟着的時鐘週期，低電平0表示應答，1表示非應答
這些信號中，起始信號是必需的，結束信號和應答信號，都可以不要
d.數據幀格式
I2C總線上傳送的數據信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數據信號。
在起始信號後必須傳送一個從機的地址（7位），第8位是數據的傳送方向位（R/T），用“0”表示主機發送數據（T），“1”表示主機接收數據（R）。每次數據傳送總是由主機產生的終止信號結束。但是，若主機希望繼續佔用總線進行新的數據傳送，則可以不產生終止信號，馬上再次發出起始信號對另一從機進行尋址
SPI通訊協議介紹
SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，並且在芯片的管腳上只佔用四根線，節約了芯片的管腳，同時爲PCB的佈局上節省空間，提供方便，正是出於這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議。
SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基於SPI的設備共有的，它們是SDI（數據輸入），SDO（數據輸出），SCK（時鐘），CS（片選）
SDO/MOSI – 主設備數據輸出，從設備數據輸入
SDI/MISO – 主設備數據輸入，從設備數據輸出
SCLK – 時鐘信號，由主設備產生
CS/SS – 從設備使能信號，由主設備控制。當有多個從設備的時候，因爲每個從設 備上都有一個片選引腳接入到主設備機中，當我們的主設備和某個從設備通信時將需 要將從設備對應的片選引腳電平拉低或者是拉高。
SPI通信模式
SPI 模塊爲了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，可分爲種模式。
時鐘極性規定了空閒時時鐘信號的狀態
如果 CPOL=0，串行同步時鐘的空閒狀態爲低電平；
如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閒狀態爲高電平。
時鐘相位（CPHA）能夠配置用於選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸
如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數據被採樣；
如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數據被採樣。
SPI主模塊和與之通信的外設備時鐘相位和極性應該一致。
時序圖如下
