UART, SPI, IIC對比和總結

                                                                                                 UART, SPI, IIC對比、總結

      UART、SPI、IIC是經常用到的幾個資料傳輸標準,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列埠,基本都用於除錯。

主機和從機至少要接三根線,RX、TX和GND。TX用於傳送資料,RX用於接受資料(收發不是一根線,所以是全雙工方式)。注意A和B通訊A.TX要接B.RX,A.RX要接B.TX(A用TX發B當然要用RX來收了!)

如果A是PC機,B是微控制器,A和B之間還要接一塊電平轉換晶片,用於將TTL/CMOS(微控制器電平)轉換為RS232(PC機電平)。因為TTL/CMOS電平範圍是0~1.8/2.5/3.3/5V(不同微控制器範圍不同),高電壓表示1,低電壓表示0。而RS232邏輯電平範圍-12V~12V,-5~-12表示高電平, 5~ 12V表示低電平(對!你沒有聽錯)。為什麼這麼設定?這就要追溯到調變解調器出生時代了,有興趣自己去查資料!

資料協議:以PC機A給微控制器B發資料為例(1為高電平,0為低電平):A.TX to B.RX。剛開始B.RX的埠保持1,當A.TX發來一個0作為起始位告訴B我要發資料了!然後就開始發資料,發多少呢?通常一次是5位、6位、7位、8位,這個雙方事先要用軟體設定好。PC機一般會用串列埠助手設定,微控制器會在uart的驅動中設定。一小幀資料傳送完了以後,A.TX給個高電平告訴B.RX我發完了一幀。如果還有資料,就再給個0然後重複上一步。如果雙方約定由校驗位,還要在發停止位1之前傳送個校驗位,不過現在一般都不需要校驗位了,因為出錯的概率太小了,而且一般用於除錯,所以…呵呵呵!

一般在串列埠助手上還有個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(請求傳送),CTS(清除傳送)。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要傳送資料時,置RTS有效(可能是置1),告訴B我要傳送資料了。當B準備好接受資料後,置CTS有效,告訴A你可以發了。然後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和一個資料線SDA。只有一根資料線,所以是半雙工通訊。接線不難,而且兩根線上也可以掛很多裝置(每個裝置的IIC地址不同),資料協議比較麻煩:

還是假設A給B發資料(這裡A.SCL接B.SCL, A.SDA接B.SDA)。起初SDA和SCL上的電平都為高電平。然後A先把SDA拉低,等SDA變為低電平後再把SCL拉低(以上兩個動作構成了iic的起始位),此時SDA就可以傳送資料了,與此同時,SCL傳送一定週期的脈衝(週期和PCLK有關,一般會在IIC的控制暫存器中設定)。SDA傳送資料和SCL傳送脈衝的要符合的關係是:SDA必須在SCL是高電平是保持有效,在SCL是低電平時傳送下一位(SCL會在上升沿對SDA進行取樣)。規定一次必須傳8位資料,8位資料傳輸結束後A釋放SDA,但SCL再發一個脈衝(這是第九個脈衝),這會觸發B通過將SDA置為低電平表示確認(該低電平稱為ACK)。最後SCL先變為高電平,SDA再變為高電平(以上兩個動作稱為結束標誌)如果B沒有將SDA置為0,則A停止傳送下一幀資料。IIC匯流排(即SDA和SCL)上的每個裝置都有唯一地址,資料包傳輸時先傳送地址位,接著才是資料。一個地址位元組由7個地址位(可以掛128個裝置)和1個指示位組成(7位定址模式)。指示位是0表示寫,1表示讀。還有10位定址模式,使用兩個位元組來儲存地址,第一個位元組的最低兩位和第二個位元組的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)。片選訊號低電平有效。SPI有四種模式

區別和聯絡:

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用片選訊號選擇從機,IIC用地址選擇從機。