几种通信方式

一IIC总线I2C--INTER-IC串行总线的缩写，是PHILIPS公司推出的芯片间串行传输总线。

它以1根串行数据线（SDA）和1根串行时钟线（SCL）实现了双工的同步数据传输。

具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。

IC 接口的协议里面包括设备地址信息，可以同一总线上连接多个从设备，通过应答来互通数据及命令。

但是传输速率有限，标准模式下可达到100Kbps，快速模式下可达到400Kbps（我们开发板一般在130Kbps），高速模式下达到4Mbps，不能实现全双工，不适合传输很多的数据。

IIC总线是一个真正的多主机总线，总线上多个主机初始化传输，可以通过传输检测和仲裁来防止数据被破坏。

下来详细了解IIC总线时序：1.1 总线数据有效性IIC总线是单工，因此同一时刻数据只有一个流向，因此采样有效时钟也是单一的，是在SCL 时钟的高电平采样数据。

IIC总线上SDA数据在SCL时钟低电平是可以发生变化，但是在时钟高电平时必须稳定，以便主从设备根据时钟采样数据，如下图：1.2 总线空闲条件IIC总线上设备都释放总线（发出传输停止）后，IIC总线根据上拉电阻变成高电平，SDA SCL 都是高电平。

1.3 总线数据传输起始和结束条件IIC总线SCL高电平时SDA出现由高到低的跳变，标志总线上数据传输的开始条件IIC总线SCL高电平时SDA出现由低到高的跳变，标志总线上数据传输的结束条件1.4 总线数据传输顺序以及ACK应答IIC总线上数据传输室MSB在前，LSB在后，从示波器上看，从左向右依次读出数据即可IIC总线传输的数据不收限制，但是每次发到SDA上的必须是8位，并且主机发送8位后释放总线，从机收到数据后必须拉低SDA一个时钟，回应ACK表示数据接收成功，我们如果示波器上看到的波形就是每次9位数据，8bit+1bit ack。

如下：从机收到一字节数据后，如果需要一些时间处理，则会拉低SCL，让传输进入等待状态，处理完成，释放SCL，继续传输，如下：1.5 总线读写时序数据的传输在起始条件之后，发送一个7位的从机地址，紧接着第8位是数据方向（R/ W），0-表示发送数据（写），1-表示接收数据（读）。

数据传输一般由主机产生的停止位（P）终止。

但是如果主机仍希望在总线上通讯，它可以产生重复起始条件（Sr），和寻址另一个从机，而不是首先产生一个停止条件。

在这种传输中，可能有不同的读/写格式结合。

IIC总线主设备读写从设备，一般都是与从设备的寄存器打交道，这个可以通过阅读从设备的datasheet获取。

总线写时序如下：master start + master addr|w + slave ack + master reg|w + slave ack + master data + slave ack + master restart。

master data + slave nack + master stop总线读时序如下：master start + master addr|w + slave ack + master reg|w + slave ack + master restart + master addr|r + slave ack + slave data + master nack + master stop总线读时序与写的不同之处在于读需要2次传输才能完成一次读取，首先要写寄存器地址到从设备，其实是写到了从设备的控制寄存器或者命令寄存器，从设备内部会根据这个地址来寻址所要操作的寄存器。

我在读我们的bios和内核时发现，2者在总线读时序上的实现不太一样，在于第一次寄存器地址写入后，一个发的是restart，一个发的是stop，然后再start开始读取数据，示波器抓波形发现读取数据都正确，说明这2种时序都是正确的。

IIC总线的读写时序比较固定，设备通信严格遵循协议，因此iIC总线设备驱动程序的编写也就相对简单一些。

主要应用的iIc总线设备有touchscreen rtc 外扩io等二SPI总线SPI--Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口，是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

SPI通常有SCK时钟，STB片选，DATA数据信号三个信号。

I2C通常有SDA数据和SCL 时钟两个信号。

SPI总线真正实现了全双工数据传输，SPI 有3线跟4线两种，4线的话，就是多了一条叫SDC的线，用来告知从设备现在传输的是数据还是指令。

这个接口较快，可以传输较连续的数据。

SPI要想连接多个从设备，就需要给每个从设备配备一根片选信号。

如果要可以实现全双工，也是需要多加一根数据线（MOSI MISO）。

也就是说SPI总线是通过片选来选择从设备。

spi总线速度要比iic要快，我们开发板最快能达到30MHZ。

spi总线特点：1. 采用主-从模式(Master-Slave) 的控制方式SPI 规定了两个SPI 设备之间通信必须由主设备(Master) 来控制次设备(Slave). 一个Master 设备可以通过提供Clock 以及对Slave 设备进行片选(Slave Select) 来控制多个Slave 设备, SPI 协议还规定Slave 设备的Clock 由Master 设备通过SCK 管脚提供给Slave 设备, Slave 设备本身不能产生或控制Clock, 没有Clock 则Slave 设备不能正常工作.2. 采用同步方式(Synchronous)传输数据Master 设备会根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲(Clock Pulse), 时钟脉冲组成了时钟信号(Clock Signal) , 时钟信号通过时钟极性(CPOL) 和时钟相位(CPHA) 控制着两个SPI 设备间何时数据交换以及何时对接收到的数据进行采样, 来保证数据在两个设备之间是同步传输的.3. 数据交换(Data Exchanges)SPI 设备间的数据传输之所以又被称为数据交换, 是因为SPI 协议规定一个SPI 设备不能在数据通信过程中仅仅只充当一个"发送者(Transmitter)" 或者"接收者(Receiver)". 也就是说是全双工的，在每个Clock 周期内, SPI 设备都会发送并接收一个bit 大小的数据, 相当于该设备有一个bit 大小的数据被交换了.一个Slave 设备要想能够接收到Master 发过来的控制信号, 必须在此之前能够被Master 设备进行访问(Access). 所以, Master 设备必须首先通过SS/CS pin 对Slave 设备进行片选, 把想要访问的Slave 设备选上.在数据传输的过程中, 每次接收到的数据必须在下一次数据传输之前被采样. 如果之前接收到的数据没有被读取, 那么这些已经接收完成的数据将有可能会被丢弃, 导致SPI 物理模块最终失效. 因此, 在程序中一般都会在SPI 传输完数据后, 去读取SPI 设备里的数据, 即使这些数据(Dummy Data)在我们的程序里是无用的.具体spi工作原理可以看博客另外一篇文章SPI和IIC是2种不同的通信协议，现在已经广泛的应用在IC之间的通信中。

并且不少单片机已经整和了SPI和IIC的借口。

但像51这种不支持SPI和IIC的单片机，也可以用模拟时钟的工作方式进行SPI和IIC的通信的。

下面主要总结一下2种总线的异同点：1 iic总线不是全双工，2根线SCL SDA。

spi总线实现全双工，4根线SCK CS MOSI MISO2 iic总线是多主机总线，通过SDA上的地址信息来锁定从设备。

spi总线只有一个主设备，主设备通过CS片选来确定从设备3 iic总线传输速度在100kbps-4Mbps。

spi总线传输速度更快，可以达到30MHZ以上。

4 iic总线空闲状态下SDA SCL都是高电平。

spi总线空闲状态MOSI MISO也都是SCK 是有CPOL决定的5 iic总线scl高电平时sda下降沿标志传输开始，上升沿标志传输结束。

spi总线cs拉低标志传输开始，cs拉高标志传输结束6 iic总线是SCL高电平采样。

spi总线因为是全双工，因此是沿采样，具体要根据CPHA 决定。

一般情况下master device是SCK的上升沿发送，下降沿采集7 iic总线和spi总线数据传输都是MSB在前，LSB在后（串口是LSB在前）8 iic总线和spi总线时钟都是由主设备产生，并且只在数据传输时发出时钟9 iic总线读写时序比较固定统一，设备驱动编写方便。

spi总线不同从设备读写时序差别比较大，因此必须根据具体的设备datasheet来实现读写，相对复杂一些。

3. SMBusSMBus是一种二线制串行总线，1996年第一版规范开始商用。

它大部分基于I2C总线规范。

和 I2C一样，SMBus不需增加额外引脚，创建该总线主要是为了增加新的功能特性，但只工作在100kHz且专门面向智能电池管理应用。

它工作在主/从模式：主器件提供时钟，在其发起一次传输时提供一个起始位，在其终止一次传输时提供一个停止位；从器件拥有一个唯一的7或10位从器件地址。

SMBus与I2C总线之间在时序特性上存在一些差别。

首先，SMBus需要一定数据保持时间，而 I2C总线则是从内部延长数据保持时间。

SMBus具有超时功能，因此当SCL太低而超过35 ms时，从器件将复位正在进行的通信。

相反，I2C采用硬件复位。

SMBus具有一种警报响应地址(ARA)，因此当从器件产生一个中断时，它不会马上清除中断，而是一直保持到其收到一个由主器件发送的含有其地址的ARA为止。

SMBus只工作在从10kHz到最高100kHz。

最低工作频率10kHz是由SMBus超时功能决定的。