UARTIICSPI通信协议

通信协议：IIC

我们经常在各种开发板的介绍中看见，⽀持UART，SPI，IIC，CAN通信等等，这些协议在单⽚机的应⽤⾥⾯⾮常简单，可能是⼀个简单的函数：SPI.transfer()，Wire.write()就解决了问题。但是那么这些函数在硬件层次到底是如何实现的呢？想了解这个，⾸先要了解⼀些关于单⽚机对于电路的控制⽅

式。 控制器的输⼊输出⼝通常只能输出⾼低电平。所谓⾼低电平也就是⽤⾼电平代表1（输出⼝有正电压），低电平代表0（通常电压为0）。

通信协议的作⽤是什么？

⾼低电平的变换对应的0和1，可以组成⼀组⼆进制数，这组⼆进制数就可以传递信息，收到⾼电平就当作收到1，收到低电平就当作收到0，于是这个

时候接收这个信号的芯⽚就好像在做⼀个电报接收员⼀样把⼀连串的010101信号对应着⼀个信号表翻译成具体的指令。说到这⾥就有了⼀个问题，如果要连续发送2个0信号怎么发？ 有两个解决办法： 1、限定每个信号的时间，⽐如规定⾼低电平持续时间为1ms，那么2ms低电平就代表2个0. （UART基本是⽤的这个原理） 2、多添加⼀个信号线，当这个信号线上的电平发⽣变化的时候读⼊之前信号线上的信号（后来这个新加的信号线就叫时钟线，⼤部分协议都是⽤的这种⽅

式） 这两种⽅式各有利弊，第⼀种只需要1根线，同样由于只有⼀根线，那么为了减少误传输只能降低传输速度，第⼆个需要2根线，但可以以很快的速度进⾏数

据传输。也可以再加⼀组线组成全双⼯模式（发送数据的同时还可以接收数据）。什么是IIC

IIC是以上述第⼆种⽅式运⾏的⼀套协议。他由3根线组成分别叫SDA，SCL，GND。SDA为数据线，SCL为时钟线，GND为参考电平，就是0电平，这个线

的主要功能是提供⼀个参考的电压，告诉IC到底多少为0V电势（通常我们说的多少V是说的电势差及电压）。 先说下为什么要使⽤协议，有⼈可能会想，按照之前所说，当时钟线上电平发⽣改变（我们形象的称之为上升沿和下降沿）时读⼊数据线的0或1不就好了，

iic通信协议是什么

　iic通信协议是什么

IIC协议是⼆线制，信号线包含SDA和SCL，且信号线是双向的，开路结构，需要通过上拉电阻到VCC，具体的电阻值影响的是信号反应速度和驱动能⼒。

⾸先，IIC通信与UART，还有SPI统称为串⾏接⼝通信，不过它们之间还是有区别的，如UART的负电平逻辑，还有UART通信不需要时钟，只需要特定的波特率即可，SPI与IIC都可以有⼀个主机，多个从机的情况，不过IIC适⽤于短距离传输，如⽚间通信，摄像头的配置等场景。

要搞定IIC⾸先来看IIC的硬件接⼝：

如图所⽰，我们知道IIC⼀个主机可以悬挂多个从机，所以地址线A2，A1，A0 可以实⾏⽚选的功能，那么WP这个引脚的功能就是当WP悬空或者接地的时候，表⽰这时的EEPROM既可以读，也可以写，当WP接电源时，则只可以读⽽不能写。

SCL与SDL这两个引脚，必须上拉，否则驱动能⼒不够，⽆法进⾏正常的IIC通信。

OK，硬件接⼝已经介绍清楚了，那么我们现在开始来看协议了。

⾸先IIC分为字节读写和页⾯读写，⾸先来看字节读写的协议：

如上图所⽰，如果我们要向EEPROM中写⼊⼀个字节的数据，得有如下⼏个步骤：

1.开始信号——在SCLK的⾼电平器件，拉低SDA的信号（由1 变为0）。

2.控制字节——即器件地址，就是你操作那⼀块EEPROM。

3.ACK信号——由从机发出，主机为接收，所以在此阶段，sda_link必须置为0，即为读取这个应答信号，所以在SCLK的⾼点平期间。

4.字节地址——即某⼀块EEPROM⾥⾯的哪⼀个地址。

5.ACK信号——与上述相同。

6.数据信号——即你往某个地址⾥⾯写⼊的8位数据。

7.ACK信号——上述相同。

8.结束信号——在SCLK的⾼电平期间，拉⾼SDA信号，表⽰通信结束。

再来看读的时序：

由上图可看出读时序的前⾯处理⽅式与写相同，不同的时在第三个ACK信号来了之后，如果是读，那么会⼜有⼀个起始信号，紧接着读器件地址，然后应答，再然后读数据，再然后在SCLK的低电平期间发送⼀个NO ACK信号，要记住这个信号由主机发出，然后紧接着⼀个结束信号。

通⽤接⼝协议（串⼝，iic,spi,can,TCPIP协议）

UART

UART通信⽅式：异步串⾏全双⼯通信⽅式

异步通信：有通信速度要求。

UART通信速度由两个设备⾃⼰决定。

UART通信有⼀个数据格式。

UART通信四要素：波特率、数据位长度、校验位、停⽌位。

芯⽚通信过程中将这四个要素配好，完成了⼀⼤半功能。

备注：⾃⼰⽤过的开发版：STM32F407VG

IIC协议：

iic有两根线：⼀根时钟线，⼀个数据线。

iic有⼀个起始信号：时钟线拉⾼，数据从⾼电平到低电平，形成iic的起始信号

iic是如何发送数据的：起始信号+设备地址+数据+结束信号

7.1 字节格式

发送到 SDA 线上的每个字节必须为 8 位 每次传输可以发送的字节数量不受限制 每个字节后必须跟

⼀个响应位 ⾸先传输的是数据的最⾼位 MSB 见图 6

如果从机要完成⼀些其他功能后 例如⼀个

内部中断服务程序 才能接收或发送下⼀个完整的数据字节 可以使时钟线 SCL 保持低电平迫使主机进⼊

等待状态 当从机准备好接收下⼀个数据字节并释放时钟线 SCL 后 数据传输继续

7.2 响应

数据线低电平时产⽣应答，可继续发送，不然应为⾼电平，主机产⽣结束条件

项⽬中的iic：HDC2010、DAC5574

HDC2010:它是⼀个测量环境温湿度的⼀个芯⽚（IC），湿度和温度数字传感器

8位的⼀个寄存器

使⽤过程如下：

使⽤iic进⾏寄存器的初始化：复位、关闭中断、启动测量寄存器

//等待测量完成

//去读取温湿度寄存器的数据。　

void HDC2010Init(void)

{

HDC2010WriteReg(HDC2010_RESET_DRDY_INT_CONF,SOFT_RES_NORMAL|ODR_1_120HZ|HEAT_EN_OFF|DRDY_OR_INT_EN_HIGH_Z);

//正常复位、1/120输出速度、DRDY/INT_EN 引脚输出为⾼阻，不中断 HDC2010WriteReg(HDC2010_INTERRUPT_MASK,DRDY_MASK_DISABLE|TH_MASK_DISABLE|TL_MASK_DISABLE|HH_MASK_DISABLE|HL_MASK_DISABLE);

诸如SPI、 I2C、USART等协议有什么共同点和区别啊？什么时候该用什么？

1、i2c是双线单工总线，由一条时钟线scl和一条数据线sda实现， 加上从机的data

ready(interrupt)线的话是3条线实现。好处是需要的io口少，坏处是单工收发慢。

2、spi是四线双工总线，加上从机的data ready(interrupt)线的话是5条线实现。好处是双工吞吐率大，坏处是线数较多。

3、以上两种都是非对等主从总线，需要由主机发起数据读写时钟。而uart是双工对等总线，没有主从之分。优劣在于：

a，非对等总线可以挂载多个设备，每个设备都能收发数据。对等总线由于没有仲裁机制，所以只能挂载两个同时收发数据的设备，或者一个发送设备与多个接收设备，又或者自己在应用层实现仲裁（不过这就失去uart的优势和意义了）。

b，由于在非对等总线中必须由主机发起时钟，数据发送比对等总线要复杂得多，特别是当你想实现一些比较复杂的通信协议时，几乎只能使用同步逻辑来实现，这样就造成cpu的运算速度被数据总线速度严重限制。而uart天生就是一个异步总线，通过dma可以几乎不占用cpu时间。

前排几位同学回答的都差不多，但都不够准确，我简单说下。

I2C、SPI、UART都是常见的低速板级通信协议，目前主流的SoC都内置了这些通讯协议的控制器，同样，各种传感器、Touch控制器、指纹模块、蓝牙模块、WIFI模块也都兼容这三种通信方式的一种或几种。

分别说下：

1. SPI是四根线，分别是CS（片选）、MOSI（主发从收）、MISO（从发主收）、CLK（时钟），是一种同步传输协议。主机送出CLK信号，主机到从机的数据在MOSI线上传输，从机到主机的数据在MISO线上传输。在启动传输之前，需要先拉低（一般是这样，也有各别芯片是CS高有效）对应从机的CS管脚，在传输完成之后，再拉高CS管脚，从机的SPI Slave模块进入休眠。