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,基本都用于調試。
主機和從機至少要接三根線,RX、TX和GND。TX用于發(fā)送數據,RX用于接受數據(收發(fā)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(fā)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,用于將TTL/CMOS(單片機電平)轉換為RS232(PC機電平)。因為TTL/CMOS電平范圍是0~1.8/2.5/3.3/5V(不同單片機范圍不同),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!你沒有聽錯)。為什么這么設置?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(fā)數據為例(1為高電平,0為低電平):A.TX to B.RX。剛開始B.RX的端口保持1,當A.TX發(fā)來一個0作為起始位告訴B我要發(fā)數據了!然后就開始發(fā)數據,發(fā)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(fā)送完了以后,A.TX給個高電平告訴B.RX我發(fā)完了一幀。如果還有數據,就再給個0然后重復上一步。如果雙方約定由校驗位,還要在發(fā)停止位1之前發(fā)送個校驗位,不過現在一般都不需要校驗位了,因為出錯的概率太小了,而且一般用于調試,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(fā)送),CTS(清除發(fā)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(fā)送數據時,置RTS有效(可能是置1),告訴B我要發(fā)送數據了。當B準備好接受數據后,置CTS有效,告訴A你可以發(fā)了。然后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,就可以把它置為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(fā)數據(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(以上兩個動作構成了iic的起始位),此時SDA就可以發(fā)送數據了,與此同時,SCL發(fā)送一定周期的脈沖(周期和PCLK有關,一般會在IIC的控制寄存器中設置)。SDA發(fā)送數據和SCL發(fā)送脈沖的要符合的關系是:SDA必須在SCL是高電平是保持有效,在SCL是低電平時發(fā)送下一位(SCL會在上升沿對SDA進行采樣)。規(guī)定一次必須傳8位數據,8位數據傳輸結束后A釋放SDA,但SCL再發(fā)一個脈沖(這是第九個脈沖),這會觸發(fā)B通過將SDA置為低電平表示確認(該低電平稱為ACK)。最后SCL先變?yōu)楦唠娖剑琒DA再變?yōu)楦唠娖?以上兩個動作稱為結束標志)如果B沒有將SDA置為0,則A停止發(fā)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(fā)送地址位,接著才是數據。一個地址字節(jié)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(jié)來保存地址,第一個字節(jié)的最低兩位和第二個字節(jié)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(qū)別和聯系:
UART一幀可以傳5/6/7/8位,IIC必須是8位。IIC和SPI都從最高位開始傳。
SPI用片選信號選擇從機,IIC用地址選擇從機。