常见接口电路介绍
一、I2C总线简介
1. 什么是I2C？
NXP 半导体（原Philips 半导体）于20 多年前发明了一种简单的双向二线制串行通信总线，这个总线被称为Inter-IC 或者I2C 总线。目前I2C 总线已经成为业界嵌入式应用的标准 解决方案，被广泛地应用在各式各样基于微控器的专业、消费与电信产品中，作为控制、诊 断与电源管理总线。多个符合I2C 总线标准的器件都可以通过同一条I2C 总线进行通信， 而不需要额外的地址译码器。由于I2C 是一种两线式串行总线，因此简单的操作特性成为 它快速崛起成为业界标准的关键因素
2. I2C总线的基本概念
1）发送器（Transmitter）：发送数据到总线的器件
2）接收器（Receiver）：从总线接收数据的器件
3）主机（Master）：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件
4）从机（Slave）：被主机寻址的器件
其线路结构图如下：
如上图示，I2C 总线具有如下特点：
1）I2C 总线是双向传输的总线，因此主机和从机都可能成为发送器和接收器。不论主机是发送器还是接收器，时钟信号SCL 都要由主机来产生
2）只需要由两根信号线组成，一根是串行数据线SDA，另一根是串行时钟线SCL
3）SDA 和SCL 信号线都必须要加上拉电阻Rp（Pull-Up Resistor）。上拉电阻一般取值3～10KΩ
4）SDA 和SCL 管脚都是漏极开路（或集电极开路）输出结构
3. I2C总线的信号传输
1）3种速率可选择
标准模式100kbps、快速模式400kbps、最高速率3.4Mbps
2）具有特定的传输起始、停止条件
a）起始条件：当SCL 处于高电平期间时，SDA 从高电平向低电平跳变时产生起始条件。起始条件常常简记为S
b）停止条件：当SCL 处于高电平期间时，SDA 从低电平向高电平跳变时产生停止条件。停止条件简记为P
3）数据传输从确定从机地址开始
a）多个从机可连接到同一条I2C 总线上，它们之间通过各自唯一的器件地址来区分
b）一般从机地址由7 位地址位和一位读写标志R/W 组成，7 位地址占据高7 位，读写位在最后。读写位是0，表示主机将要向从机写入数据；读写位是1，则表示主机将要从从机读取数据
4）以字节为单位的数据传输方式
a）I2C 总线以字节（Byte）为单位收发数据，主机总是先发地址再发数据
b）在I2C 总线传输数据过程中，每传输一个字节，都要跟一个应答状态位。遵循“谁
接收谁产生”的原则，即总是由接收器产生应答位，应答位为0 表示接收器应答（ACK）；为1 则表示非应答（NACK）
c）如果接收器在接收完最后一个字节的数据，或者不能再接收更多的数据时，应当产
生非应答来通知发送器
4. I2C总线数据传输时序图示
1）传输格式图示
（灰色为主机的工作时隙，白色为从机的工作时隙）
S：起始位（START）
SA：从机地址（Slave Address），7 位从机地址
W：写标志位（Write），1 位写标志
R：读标志位（Read），1 位读标志
A：应答位（Acknowledge），1 位应答
A：非应答位（Not Acknowledge），1 位非应答
D：数据（Data），每个数据都必须是8 位
P：停止位（STOP）
2）传输时序示例
5. I2C总线在手机上的常见应用
所应用范围包括：摄像头、调频收音机芯片、音频编解码芯片、模拟电视、光电鼠标等
二、SPI总线简介
1.什么是SPI？
串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola 公司推出的一种同步串行接口，Motorola 公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI 硬件接口，如68 系列MCU。SPI 用于CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯
2.SPI总线应用线路图示
如上图示，SPI 总线具有如下特点：
1）包含主机（MASTER）以及从机（SLAVE）
2）由4 条必要信号线组成：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线（SS）
3）如果需要增加外部从机，则相应需要增加对应此器件的低电平有效从机选择线（SS）
3.SPI总线波特率和时钟模式
1）SPI模块支持125种不同的波特率，最大波特率为系统时钟频率的四分之一
2）SPI有四种时钟模式，由CLOCK POLARITY 和CLOCK PHASE位控制。CLOCK POLARITY 位选择时钟的有效沿是上升沿还是下降沿，CLOCK PHASE位选择是否有半个时钟周期的延时
a）上升沿，无延时：SPI 在时钟上升沿发送数据，在时钟的下降沿接收数据
b）上升沿，有延时：SPI 在时钟上升沿前半个周期发送数据，在时钟的上升沿接收数
据
c）下降沿，无延时：SPI 在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿接收数据
d）下降沿，有延时：SPI 在时钟下降沿前半个周期发送数据，在时钟的下降沿接收数
据
4 种时钟模式如图所示
4.SPI总线传输特点
SPI 是一个环形总线结构，其时序其实很简单，主要是在SCLK 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换，内部结构如下：
以上升沿，无延时时钟模式为例，上升沿到来的时候，MOSI 上的电平将被发送到从设备的寄存器中，下降沿到来的时候，MISO 上的电平将被接收到主设备的寄存器中
举例：
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对SPI 的8 个时钟周期的数据情况演示一遍(时钟的上升沿发送数据, 在时钟的下降沿接收数据)
(上面的上表示上升沿、下表示下降沿。这样就完成了两个寄存器8 位的交换)
5.SPI总线在手机上的常见应用
所应用范围包括：LCD、触摸屏控制芯片等
