UART IIC SPI 协议区别
目录
1.首先我们要先了解几个概念
1.1串行通信和并行通信·
1.2 单工，半双工，全双工通信
1.3同步通信和异步通信
2.UART
2.1.UART如何通信：
2.2.UART 字节传送和应答
2.3.波特率
3.IIC
3.1 IIC如何通信
3.2 IIC 字节传送和应答
4.SPI
4.1 SPI如何通信
4.2 SPI字节传送
4.3 极性和相位
5.UART IIC SPI 区别
1.首先我们要先了解几个概念
串行通信与并行通信
单工通信与半双工全双工的区别
同步通信与异步通信
1.1串行通信和并行通信·
并行通信：
（1）传输速度快:一位（比特）时间内可传输一个字符，并行口传输8位数据一次送出.；
（2）通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含8个二进制位，则并行传输要求8个独立的信道的支持；
（3）不支持长距离传输:由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低
串行通信：
将组成字符的各位串行地发往线路。
特点：
（1）传输速度较低，一次一位，串行口传输方式为数据排成一行、一位一位送出接收也一样； （2）通信成本也较低，只需一个信道。
（3）支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。
（4）针脚：针脚少
（5）用途：只用作控制接口
1.2 单工，半双工，全双工通信
单工通信
单工即数据传输只在一个方向上传输，方向是固定的，不能实现双向通信（A发送数据给B，而B不能发送数据给A），如：收音机广播，你只能听到广播站发出的广播（数据），而你不能反向给广播站发送广播。
双工通信
双工分为 半双工 和 全双工。
半双工
半双工比单工先进一点，传输方向可以切换，允许数据在两个方向上传输。
但是某个时刻，只允许数据在一个方向上传输，可以基本双向通信。
全双工
比半双工更先进的是全双工，允许数据同时在两个方向传输。发送和接收完全独立，在发送的同时可以接收信号，或者在接收的同时可以发送。它要求发送和接收设备都要有独立的发送和接收能力
1.3同步通信和异步通信
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同步通信：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。
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异步通信：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。
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2.UART
ART : Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, 通用异步收发器；是一种通用的串行，异步通信总线。改总线有两条数据线，可以实现全双工的发送和接收，在嵌入式系统中常用于主机与辅助设备之间的通信
怎么传数据？怎么判断传输开始与结束？传数据的速度是多少？
2.1.UART如何通信：
UART 为异步串行全双工，传数据是一个字节一个字节传输（先发低位），接收方和发送方不需要时钟同步，并且因为是全双工可以在接收数据的过程中同时发送数据
2.2.UART 字节传送和应答
首先在空闲状态，即无传输时，串口线总是处在高电平的，当需要发送数据时，串口线拉低电平一定时间，代表传输开始，后面的即为数据位，传输结束后有一个奇偶校验位（可有可没有），结束传输后重新拉高电平，并留有一定的时间作为空闲位，串口通信每次最多发送一个字节，因为串口是异步通信，如果连续发送的话，收发两端时间不同步会一直累计误差，最后可能导致数据错乱，这也是为什么在停止位后还要留一点时间当空闲位，为的就是防止累计时间误差的出现，让每次传输结束后收发两端重新开始。
2.3.波特率
波特率用于描述UART通信时的通信速度，其单位为bps(bit per second)即每秒钟传送的bit的数，我们使用波特率来决定 串口每秒钟传输多少数据，例如115200波特率(bps)：代表1秒可以传送115200 bits的数据。
3.IIC
IIC总线是Philips公司在八十年代初推出的一种串行、半双工总线.主要用于近距离、低速的芯片之间的通信；IIC总线有两根双向的信号线一根数据线SDA用于收发数据，一根时钟线SCL用于通信双方时钟的同步；IIC总线硬件结构简单，成本较低，因此在各个领域得到了广泛的应用
SCL：serial clock 串行时钟 SDA：serial data 串行数据
3.1 IIC如何通信
IIC总线是一种多主机总线，连接在IIC总线上的器件分为主机和从机主机有权发起和结束一次通信，而从机只能被主机呼叫；当总线上有多个主机同时启用总线时，IIC也具备冲突检测和仲裁的功能来防止错误产生； 每个连接到IIC总线上的器件都有一个唯一的地址(7bit)，且每个器件都可以作为主机也可以作为从机(同一时刻只能有一个主机),总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作；IIC总线在通信时总线上发送数据的器件为发送器，接收数据的器件为接收器；
主机如何去发指令给从机，从机又如何要去响应主机，是由主机发数据给从机，还是从机发给主机呢。这就涉及到IIC的寻址方式
主机在发送起始信号后必须先发送一个字节的数据，该数据的高7位为从机地址，最低位表示后续字节的传送方向，'0'表示主机发送数据，'1'表示主机接收数据；总线上所有的从机接收到该字节数据后都将这7位地址与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己被主机寻址，然后再根据第8位将自己定为发送器或接收器
传输流程：
1.主机发送起始信号启用总线
2.发送需要响应的从机地址，并在最后一位设置传输方向(0表示主机发送数据给从机，1表示从机发送数据给主机)
3.被寻址的从机发送应答信号回应主机
4.发送器发送一个字节数据
5.接收器发送应答信号回应发送器
......（循环4 5直到通信结束）
6.通信完成后主机发送停止信号释放总线
3.2 IIC 字节传送和应答
SCL为高电平时，SDA由高变低表示起始信号 SCL为高电平时，SDA由低变高表示停止信号 起始信号和停止信号都是由主机发出，起始信号产生后总线处于占用状态 停止信号产生后总线处于空闲状态
当我们拉低SDA的电平后代表数据开始传输
IIC总线通信时每个字节为8位长度，数据传送时，先传送最高位，后传送低位，发送器发送完一个字节数据后接收器必须发送1位应答位来回应发送器即一帧共有9位
IIC在进行数据传输时，当时钟线SCL为低电平时发送器向数据线发送一位数据，在这期间的信号允许发生变化，但当SCL为高电平时接收器从数据线上读取数据，在此期间的信号不允许发生变化，必须保持稳定，总结来说，就是SCL为低电平时是你写入数据，可以由你自己改变值，但当SCL为高电平时，你只能读取不能改变，否则就会出错。
iic通信开始由主机开始，结束也是由主机结束，当主机接收不到从机的应答信号或者数据传输已经完成后，主机重新拉高电平结束通信。
4.SPI
SPI(Serial Peripheral Interface)是串行外设接口的缩写，SPI是一种高速的、全双工、同步的串行通信总线；
4.1 SPI如何通信
SPI 和 IIC 类似，都是一个主机可以对多个从机进行来回通信，如图所示，他和iic一样都有时钟线，所以为同步传输，并且因为MOSI和MISO和互不干扰，所以为全双工，收发可以同时进行。CS为片选线，当主机向从机的CS线发送使能信号表示选中开始传输数据，与iic不同的是，spi每发完一个数据后不需要等从机回应，并且也不需要开始位和结束位，所以它的传输为高速传输。但他与多个设备通信时需要多条CS片选线.
4.2 SPI字节传送
SPI总线采用同步方式工作，时钟线在上升沿或下降沿时发送器向数据线上发送数据，在紧接着的下降沿或上升沿时接收器从数据线上读取数据，完成一位数据传送，八个时钟周期即可完成一个字节数据的传送;
假设spi如上图工作方式，当我们遇到第一个下降沿时，代表发送器向数据线发送数据，到第一个上升沿时，表示接收器从数据线上读取数据，完成一个采样读取周期。如此反复八个时钟周期就是一个字节数据的传送。
4.3 极性和相位
极性和相位 SPI总线有四种不同的工作模式，取决于极性(CPOL)和相位(CPHL)这两个因素 CPOL表示SCLK空闲时的状态 CPOL=0，空闲时SCLK为低电平 CPOL=1，空闲时SCLK为高电平 CPHA表示采样时刻 CPHA=0，每个周期的第一个时钟沿采样 CPHA=1，每个周期的第二个时钟沿采样、
脉冲传输前和完成后都是低电平，CPOL为0，第一个边沿（上升沿）采样，第二个边沿（下降沿）输出，对应CPHA为0
脉冲传输前和完成后都是低电平，CPOL为0，第二个边沿（下降沿）采样，第一个边沿（上升沿）输出，对应CPHA为1
脉冲传输前和完成后都是高电平，CPOL为1，第一
个边沿（下降沿）采样，第二个边沿（上升沿）输出，对应CPHA为0
脉冲传输前和完成后都是高电平，CPOL为1，第二个边沿（上升沿）采样，第一个边沿（下降沿）输出，对应CPHA为1
5.UART IIC SPI 区别
UART :异步 全双工 串行 一对一
IIC : 同步 半双工 串行 一对多 有应答机制（与spi比较）极性和时钟相位固定（与spi比较）
SPI :同步 全双工 串行 一对多 无应答机制 （与iic比较）极性和时钟相位可变（与iic比较）
参考视频SPI、UART、RS232、RS485、IIC 5种嵌入式经典通信总线协议精讲「附赠课件资料&项目源码」_哔哩哔哩_bilibili