UART，SPI，IIC的详解与区别

1，UART，SPI，IIC的详解

UART，SPI，IIC是经常用到的几个数据传输标准，下面分别总结一下：

UART（通用异步接收发送器）：也就是我们经常所说的串口，基本都用于调试。
主机和从机至少要接三根线，RX，TX和GND.TX用于发送数据，RX用于接受数据（收发不是一根线，所以是全双工方式）。注意甲和乙通信A.TX要接B.RX，A.RX要接B.TX（A用TX发乙当然要用RX来收了！）

如果甲是PC机，B是单片机，A和乙还要之间接一块 电平转换芯片 ，用于将TTL / CMOS（单片机电平）转换为RS232（PC机电平）。因为TTL / CMOS电平范围是0〜1.8 / 2.5 / 3.3 / 5V（不同单片机范围不同），高电压表示1，低电压表示0而RS232逻辑电平范围-12V〜12V，-5〜-12表示高电平，+ 5〜+ 12V表示低电平（对你没有听错！）为什么这么设置这就要追溯到调制解调器出生时代了，有兴趣自己去查资料。？！

数据协议：以PC机一给单片机乙发数据为例（1为高电平，0为低电平）：A.TX to B.RX.刚开始B.RX的端口保持1，当A.TX发来 个0作为起始位告诉乙我要发数据了！然后就开始发数据，发多少呢？通常一次是5位，6位，7位，8位，这个双方事先要用软件设置好.PC机一般会用串口助手设置，单片机会在UART的驱动中设置。一小帧数据发送完了以后，A.TX给个高电平告诉B.RX我发完了一帧。如果还有数据，就再给个0然后重复上一步。如果双方约定由校验位，还要在发停止位1之前发送个校验位，不过现在一般都不需要校验位了，因为出错的概率太小了，而且一般用于调试。

一般在串口助手上还有个RTS / CTS流控选项，也叫握手，我从来没用过搬一段我能理解的介绍：。RTS（请求发送），CTS（清除发送）如果要用这两个功能，那就至少要接5根线：RX + TX + GND + RTS + CTS当甲要发送数据时，置RTS有效（可能是置1），告诉乙我要发送数据了当乙准备。好接受数据后，置CTS有效，告诉一个你可以发了。然后他们就实现了两次握手！挺耽误时间是不是？这个RTS还可以当电源使用，如果你不用它的握手功能，且电源电流在50毫安以下时，就可以把它置为高电平可以当电源用喔〜！

 

SPI（Serial Peripheral Interface，同步外设接口）是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用于与EEPROM，ADC，FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。

SPI是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换.SPI接口一般使用 4 条线通信：

MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。
MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。
SCLK 时钟信号，由主设备产生。
CS 从设备片选信号，由主设备控制。

CS决定了唯一的与主设备通信的从设备，片选信号低电平有效。如没有CS信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO输出，SDI输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI读入，这样经过8/16次时钟的改变，完成8/16位数据的传输。

SPI 主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可
编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。
 

IIC（Inter Integrated Circuit）：两根线：一个时钟线SCL和一个数据线SDA。只有一根数据线，所以是半双工通信。接线不难，而且两根线上也可以挂很多设备（ - 个设备的IIC地址不同），数据协议比较麻烦：
 

还是假设A给B发数据（这里A.SCL接B.SCL，A.SDA接B.SDA）。起初SDA和SCL上的电平都为高电平。然后A先把SDA拉低，等SDA变为低电平后再把SCL拉低（以上两个动作构成了IIC的起始位），此时SDA就可以发送数据了，与此同时，SCL发送一定周期的脉冲（周期和PCLK有关，一般会在IIC的控制寄存器中设置）.SDA发送数据和SCL发送脉冲的要符合的关系是：SDA必须在SCL是高电平是保持有效，在SCL是低电平时发送下一位（SCL会在上升沿对SDA进行采样）。规定一次必须传8位数据，8位数据传输结束后甲释放SDA，SCL但再发一个脉冲（这是第九个脉冲），这会触发乙通过将SDA置为低电平表示确认（该低电平称为ACK）。最后SCL先变为高电平，SDA再变为高电平（以上两个动作称为结束标志）如果乙没有将SDA置为0 ，则甲停止发送下一帧数据.IIC总线（即SDA和SCL）上的每个设备都有唯一地址，数 包传输时先发送地址位，接着才是数据。一个地址字节由7个地址位（可以挂128个设备）和1个指示位组成（7位寻址模式）。指示位是0表示写， 1表示读。还有10位寻址模式，使用两个字节来保存地址，第一个字节的最低两位和第二个字节的8位合起来构成10位地址。

在I2C总线的应用中应注意的事项
总结为以下几点：  1）严格按照时序图的要求进行操作， 
2）若与口线上带内部上拉电阻的单片机接口连接，可以不外加上拉电阻。 
3）程序中为配合相应的传输速率，在对口线操作的指令后可用NOP指令加一定的延时。 
4）为了减少意外的干扰信号将EEPROM内的数据改写可用外部写保护引脚（如果有），或者在EEPROM内部没有用的空间写入标志字，每次上电时或复位时做一次检测，判断EEPROM是否被意外改写。

关于IIC总线的操作注意事项

1，对IIC总线的一次操作完之后，需要等待一段时间才能进行第二次操作。否则是启动不了总线的:)
2，在时钟线（SCL）为高电平的时候，一定不能动数据线（SDA）状态，除非是启动或者结束总线

2，UART，SPI，IIC的区别与联系：

第一个区别当然是名字：

UART（通用异步接收发送器：通用异步收发器）
SPI（Serial Peripheral Interface：串行外设接口）;
I2C（INTER IC BUS）


第二，区别在电气信号线上：

SPI总线由三条信号线组成：串行时钟（SCLK），串行数据输出（SDO），串行数据输入（SDI）.SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备（主），其他设备为SPI从机或从设备（Slave）的。主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。
如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口（SDO），一个输入口（SDI），另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可.I2C

总线是双向，两线（SCL，SDA），串行，多主控（多-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离，非经常性的数据通信。在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。
果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口（SDA），另外还需一个输出口（SCL）（注：I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）

UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器（产生的波特率等于传输波特率的16倍），UART接收器，UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。
显然，如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。

第三，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行;
I2C线更少，我觉得比UART，SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，我觉得抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信spi的实现要简单一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有
时钟的协议。快速通讯：I2C的速度比SPI慢一点，协议比SPI复杂一点，但是连线也比标准的SPI要少.UART

一帧可以传5/6/7/8位，IIC必须是8位.IIC和SPI都从最高位开始传

.SPI用片选信号选择从机，IIC用地址选择从机。