I2C和SPI简介

I2C

I2C，Inter-Integrated Circuit，内部集成电路

I2C总线由数据线SDA和时钟信号SCL构成串行总线。适用于简单性和低成本比速度更为重要的外围设备，其传输速率并不高。

I2C线序：

• SDA(串行数据线)，I2C总线的数据信号线；
• SCL(串行时钟线)，时钟信号线。
• VCC，电压，典型电压为+5V或+3.3V
• GND，接地

传送速率

• 标准模式：100Kbps
• 快速模式：400Kbps
• 高速模式：3.4Mbps

I2C工作原理

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，分别是：开始信号，结束信号和应答信号。
开始信号，SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号，SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号，接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未能收到应答信号，则判断为受控单元出现故障。

SPI

SPI，Serial Peripheral interface，串行外围设备接口。是一种高速的全双工同步的通信总线，在芯片引脚上只占用四根线。

它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信，用于交换信息。

SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器SPDR。

通常有一个主设备和一个或多个从设备，以主从方式工作。

因为SPI的数据输入和输出线独立，所有允许同时完成数据的输入和输出；不同的SPI设备实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同。在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。

SPI线序：

• SCLK，串行时钟（主机输出）
• SSEL，Slave，从设备使能信号，由主设备控制
• MOSI，Master output Slave input， 主设备数据输出，从设备数据输入
• MISO，Master input Slave output，主设备数据输入，从设备数据输出
• GND，接地

SPI工作原理

为了开始通信，总线主控器使用从属设备支持的频率来配置时钟。然后，主机在选择线上选择逻辑电平为0的从机。如果需要等待时间，例如模数转换，则主机必须在发出时钟周期之前至少等待该时间段。

在每个SPI时钟周期内，都会发生全双工数据传输。主机在MOSI线上发送一个位，从机读取它；而从机在MISO线上发送一个位，主机读取它。

传输通常涉及两个给定字长的移位寄存器，例如八位，一个在主机中，一个在从机中。它们以虚拟环形拓扑连接。数据通常先移出最高有效位。在时钟沿，主机和从机都移出一点并在传输线上输出到对方。在下一个时钟沿，在每一个接收器处，从传输线采样该位，并将其设置为移位寄存器的新的最低有效位。在寄存器位移入和移出后，主设备和从设备已交换了寄存器值。如果需要交换更多数据，请重新加载位移寄存器，然后重复该过程。传输可以持续任何数量的时钟周期。完成后，主机停止切换时钟信号。

传输通常由八位字组成。但是，其他字长也很常见。例如，用于触摸屏控制器或者音频解码器的16位字，也有一些ADC是12位字。