嵌入式——串行通信接口

常见串行通信接口分为：同步和异步通信接口
异常通信有：UART接口。
同步通信接口常见的有：SPI和I2C接口,USART(是带有clk同步时钟，不过一般很少使用)
《异步接口》
1、UART接口
UART接口是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的缩写。它也是异步通信接口的统称。具体到常用的协议上主要分为RS-232C（RS：表示RecommendStandard推荐标准，C是最新的协议规定，不过也是1969的事情了），RS-485D接口。
所有UART接口本身应支持如下特性：

1. 波特率

2. 起始位

3. 数据位

4. 奇偶校验位

5. 停止位

6. 空闲位
   
   注意：UART通信都是支持小端传输。
   1.1 RS-232C （串口com口）
   1）接口示意图
   
   CTS和RTS是控制输入和输出标志位，一般连接方法就是TX、RX和GND三根线就行了。
   2）实际使用方法
   RS232实际的逻辑电平1=-3~+15V，但是单片机或微处理器逻辑电平都是1=5V或者3.5V，所以在单片机或者微处理器端使用rs232都会加上电平转换芯片，也就是从主控芯片管脚出来之后会加上电平处理芯片。
   3）注意事项

7. 串口是异步通信，所以在通信两端是需要各自的时钟。也就是需要设置对波特率。

8. RS232支持一对一全双工传输，即在发送时可以进行接收操作。

1.2 RS-485D
1）接口示意图

RS485的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。也就是在传输过程中只要两个数据线。
2）实际使用方法

MAX485实现485电平之间的转换，通过J9的两根线将数据传输出去。而在主控MCU端，需要人为控制485-DIR电平，来实现此时是需要发送数据还是接收数据。
3）注意事项

1. RS485如何实现一托多功能
   485 可以在只有一个主设备，外挂32（理论可以256台）台被控制的设备。但是如何实现一对多呢？其实主机向从机发送数据是很容易，但是从机不能向主机主动发送数据。
   RS485总线上所使用的是一主多从通信协议，采用轮询方式进行数据通信。也即一条RS485总线上，只有一台主机，其余的都是从机，主从机之间要进行通信时，是需要主机依次轮询，轮询到了要发数据的从设备，从设备才能发送数据。这种通信方式存在通信实时性，可靠性差，而且各个从设备之间是不能通信的。
   但是在实际开发中一对多的我还没遇到，后面遇到之后，在好好总结一下。

《异步通信》
1、SPI接口
1）实际用法
SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。但在实际开发中，SPI也是可以用在两个模块之间的通信（注意：SPI 通信中主机向从机发送数据，当从机有数据发向主机时，此时需要额外拉低管脚作为从机向主机发送数据中断信号）
2）四个连线

• CS：片选使能信号（看从设备是什么电平使能）
• SCK：时钟信号
• MOSI：主出从进接口
• MISO：主进从出接口
  3）四种模式
  其实四种模式也就是有CPLO（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来决定。说的通俗点，就是其实是第一个时钟有效还是第二个时钟有效，是上升沿有效还是下降沿有效。
  

2、I2C通信
1）实际连线

I2C总线总共也就两根线：SCL和SDA。这个连接方式很像前面讲的RS-485接口的情况。不过I2C是控制信号总线，所以I2C自身在设计的时候是有些协议的。其一：在一对多的时候，I2C从设备都是有地址的。这样就解决RS-485一对多的通信问题。其二：I2C在发送和接收数据时，不是像RS-485那样，有个数据方向选择信号。
2）数据接收和发送操作
1.发送数据
(1) 主机在 I2C 总线发送始起信号（S），然后发送从机地址（slave addr）;
(2) 从机成功接收到属于自己的从机地址后，返回应答信号（ACK）；
(3) 主机接收到应答信号后，把 buf 缓冲区中的数据逐个在 I2C 总线发送；
(4) 从机每成功接收到一个从主机发来的数据都返回应答信号；
(5) 当主机的数据发送完毕后，在 I2C 上发送结束信号（P）

2.接收数据
(1) 主机在 I2C 总线发送始起信号（S），然后发送从机地址（slave addr）;
(2) 从机成功接收到属于自己的从机地址后，返回应答信号（ACK）；
(3) 主机接收到应答信号后，准备接收从机发来的数据；
(4) 从机把数据逐个向主机发送；
(5) 主机每成功接收到一个在从机发来的数据都返回应答信号；
(6) 当主机接收到最后一个数据时并返回应答信号，而是 I2C 上发送结束信号（P）。

3）如何控制读写操作
以FM24C02A为例说明

即最后1位会决定此时是读还是写操作。也就是在发送其实地址的 时候就会决定后面一操作是需要向从机写还是通过向从机读。