IIC、SPI、UART串行通信以及同步/异步通信学习

一、IIC

连接线：VCC、GND、SDA、SCL。

半双工同步通信。MSB。

速率：100Kbps、400Kbps、3.4Mbps。

数据采集：SCL为高电平期间采集，因此SDA必须在SCL为低期间跳变。

空闲状态：SCL、SDA同为高。因此电路设计一般加上拉电阻。

起始信号：SCL为高时SDA上出现下降沿。

停止信号：SCL为高时SDA上出现上升沿。

读写位    ：1为读，0为写。

应答信号：发送方发送完毕会将SDA拉高，然后等待接收方发送ACK或者NACK，如果下一个SCL为高的时候接收方已经将SDA拉低表示ACK，为高则为NACK。

读数据：起始信号+7位地址|写+WACK+读地址+WACK+起始信号+7位地址|读+读数据0+ACK+读取数据1+ACK......+读取数据N+NACK+停止信号。（AT24C02）如果读取一个数据就直接返回NACK。

写数据：起始信号+7位地址|写+WACK+写地址+WACK+写数据+WACK+停止信号。

二、SPI

连接线：VCC、GND、MOSI、MISO、SCLK、SSN 。

全双工同步通信。MSB。

速率：从机限制。最大50Mbps。

数据采集与输出与极性和相位配置有关：

CPOL表示空闲时SCLK电平状态，0为低1为高。

CPHA表示数据采集在什么边沿，0为时钟前沿，1为后边沿。数据输出则为另外一个边沿。具体是上升还是下降沿需要结合CPOL确定。因此可以以CPOL为第1位，CPHA为第0位组成4种模式。

模式0：CPOL = 0 CPHA = 0；

模式1：CPOL = 0 CPHA = 1；

模式2：CPOL = 1 CPHA = 0；

模式3：CPOL = 1 CPHA = 1；

当数据从在时钟前沿采集时，第0位没有数据输出边沿，在片选信号SSN使能时输出。

三、U(S)ART

连接线：VCC、GND、TX、RX（RTC、CTS、DTR、DSR在TTL中不常用）。

UART：全双工异步通信。USART：全双工同步/异步通信。LSB。

数据包描述：起始位+数据位+（奇偶检验）+停止位+空闲位，

起始位（低电平，时长为1个bit长度）；

数据位（LSB，可配置为4-9个bit）；

奇偶检验（使得加上该位后数据位中的1为奇数或者偶数，也可没有该位）；

停止位（可配置时长为1、1.5、2个bit，高电平）；

空闲位（高电平）。

bit时长为1/比特率。

比特率 = 波特率 *log2(N);N为一个码元可以表示的状态。在uart通信中一个码元就是一个bit为0或者1，N=2，波特率等于比特率。

四、同步/异步通信

同步通信wiki百科如下：

异步通信wiki百科如下：

同步通信特征：

1、发送端以一个恒定的速率把数据以连续的数据流发送出去。

2、发送端使用与接收端采集速率相同的速率发送数据。

3、随着时间推移时钟可能变得不同步，在传输数据时需要重新同步。

4、没有起始位、停止位。

异步通信特征：

1、不需要额外的时钟信号。

2、数据可以间歇性传输，而不是一个恒定的数据流。

3、数据发送时不需要以一个恒定的间隔（regular interval）去发送，因此不需要一个额外的时钟同步信号并且可以变比特率通信。

4、每个字节都需要加上起始位、停止位来传输。