UART SPI I²C對比總結(jié)
UART、SPI、IIC是經(jīng)常用到的幾個數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),下面就分別總結(jié)一下:
UART(Universal Asynchronous Receive Transmitter):也就是我們經(jīng)常所說的串口,基本都用于調(diào)試。
主機和從機至少要接三根線,RX、TX和GND。TX用于發(fā)送數(shù)據(jù),RX用于接受數(shù)據(jù)(收發(fā)不是一根線,所以是全雙工方式)。注意A和B通信A.TX要接B.RX,A.RX要接B.TX(A用TX發(fā)B當(dāng)然要用RX來收了!)
如果A是PC機,B是單片機,A和B之間還要接一塊電平轉(zhuǎn)換芯片,用于將TTL/CMOS(單片機電平)轉(zhuǎn)換為RS232(PC機電平)。因為TTL/CMOS電平范圍是0~1.8/2.5/3.3/5V(不同單片機范圍不同),高電壓表示1,低電壓表示0。而RS232邏輯電平范圍-12V~12V,-5~-12表示高電平,+5~+12V表示低電平(對!你沒有聽錯)。為什么這么設(shè)置?這就要追溯到調(diào)制解調(diào)器出生時代了,有興趣自己去查資料!
數(shù)據(jù)協(xié)議:以PC機A給單片機B發(fā)數(shù)據(jù)為例(1為高電平,0為低電平):A.TX to B.RX。剛開始B.RX的端口保持1,當(dāng)A.TX發(fā)來一個0作為起始位告訴B我要發(fā)數(shù)據(jù)了!然后就開始發(fā)數(shù)據(jù),發(fā)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件設(shè)置好。PC機一般會用串口助手設(shè)置,單片機會在uart的驅(qū)動中設(shè)置。一小幀數(shù)據(jù)發(fā)送完了以后,A.TX給個高電平告訴B.RX我發(fā)完了一幀。如果還有數(shù)據(jù),就再給個0然后重復(fù)上一步。如果雙方約定由校驗位,還要在發(fā)停止位1之前發(fā)送個校驗位,不過現(xiàn)在一般都不需要校驗位了,因為出錯的概率太小了,而且一般用于調(diào)試,所以...呵呵呵!
一般在串口助手上還有個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(請求發(fā)送),CTS(清除發(fā)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(dāng)A要發(fā)送數(shù)據(jù)時,置RTS有效(可能是置1),告訴B我要發(fā)送數(shù)據(jù)了。當(dāng)B準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)后,置CTS有效,告訴A你可以發(fā)了。然后他們就實現(xiàn)了兩次握手!挺耽誤時間是不是?這個RTS還可以當(dāng)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(dāng)電源用喔~!
IIC(Inter Integrated Circuit):兩根線:一個時鐘線SCL和一個數(shù)據(jù)線SDA。只有一根數(shù)據(jù)線,所以是半雙工通信。接線不難,而且兩根線上也可以掛很多設(shè)備(每個設(shè)備的IIC地址不同),數(shù)據(jù)協(xié)議比較麻煩:
還是假設(shè)A給B發(fā)數(shù)據(jù)(這里A.SCL接B.SCL, A.SDA接B.SDA)。起初SDA和SCL上的電平都為高電平。然后A先把SDA拉低,等SDA變?yōu)榈碗娖胶笤侔裇CL拉低(以上兩個動作構(gòu)成了iic的起始位),此時SDA就可以發(fā)送數(shù)據(jù)了,與此同時,SCL發(fā)送一定周期的脈沖(周期和PCLK有關(guān),一般會在IIC的控制寄存器中設(shè)置)。SDA發(fā)送數(shù)據(jù)和SCL發(fā)送脈沖的要符合的關(guān)系是:SDA必須在SCL是高電平是保持有效,在SCL是低電平時發(fā)送下一位(SCL會在上升沿對SDA進行采樣)。規(guī)定一次必須傳8位數(shù)據(jù),8位數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后A釋放SDA,但SCL再發(fā)一個脈沖(這是第九個脈沖),這會觸發(fā)B通過將SDA置為低電平表示確認(rèn)(該低電平稱為ACK)。最后SCL先變?yōu)楦唠娖?,SDA再變?yōu)楦唠娖?以上兩個動作稱為結(jié)束標(biāo)志)如果B沒有將SDA置為0,則A停止發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。IIC總線(即SDA和SCL)上的每個設(shè)備都有唯一地址,數(shù)據(jù)包傳輸時先發(fā)送地址位,接著才是數(shù)據(jù)。一個地址字節(jié)由7個地址位(可以掛128個設(shè)備)和1個指示位組成(7位尋址模式)。指示位是0表示寫,1表示讀。還有10位尋址模式,使用兩個字節(jié)來保存地址,第一個字節(jié)的最低兩位和第二個字節(jié)的8位合起來構(gòu)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)。片選信號低電平有效。SPI有四種模式
區(qū)別和聯(lián)系:
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用片選信號選擇從機,IIC用地址選擇從機。