UART、IIC、SPI通信协议
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路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位
接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇
偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备准
备接收数据或存入缓存。
10位串行字符收发时序图
IIC
• IIC为串行外设百度文库口， IIC总线是双向、两线(SCL、 SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准， 具有总线仲裁机制，通常两线需要接上拉电阻， 非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数 据通信。
通信协议
• UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理 是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。 • 其中各位的意义如下： • 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输 字符的开始。 • 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以 是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用 ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。
IIC通信协议
• IIC总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期 间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟 线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或 低电平状态才允许变化。 • 起始信号：SCL线为高电平期间，SDA线由高电 平向低电平的变化表示起始信号。 • 终止信号 ：SCL线为高电平期间，SDA线由低电 平向高电平的变化表示终止信号。
SPI的点对点传输
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且 为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每 个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复 杂一些。
SPI总线接口及时序
SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外 设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可 以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没 有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的 空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时 钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能 够配置用于选择两种不同的传 输协议之一进行数 据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一 个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿 （上 升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信 的外设音时钟相位和极性应该一致。
• 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的 位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校 验资料传送的正确性。 • 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1 位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线 上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很 可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供 计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位 数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数 据传输率同时也越慢。 • 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没 有资料传送。
起始信号和终止信号图解
数据传送格式
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必 须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。如果一段时 间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已 正确接收到数据。
AT24C02的芯片地址
AT24C02的芯片地址如图，1010为固定，A0， A1，A2正好与芯片的1，2，3引角对应，为当前电路 中的地址选择线，三根线可选择8个芯片同时连接在电 路中，当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与 该芯片建立连接，TX-1B实验板上三根地址线都为0。 最后一位R/W为告诉从机下一字节数据是要读还是写， 0为写入，1为读出。
SPI
• SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface ）的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的 通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线， MOSI、MISO、SCLK、CS。 • SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种 模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需 要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。 也是所有基于SPI的设备共有的， MOSI（主机发 送，从机接收）、MISO （从机发送，主机接 收）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
UART、IIC、SPI通信协议
UART
• 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一 种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。将资 料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并 行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通 讯接口的连结上。
• 数据传送速率用波特率来表示，即每秒钟传送的 二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒， 而每一个字符为10位（1个起始位，8个数据位， 无校验位，1个结束位），则其传送的波特率为 10×120＝1200字符/秒＝1200波特。
数据通信格式
低 位 在 前
高 位 在 后
多字节数据传输
注：异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始 信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备 保持同步就能正确接收。下一个字符起始位的到来又 使同步重新校准（依靠检测起始位来实现发送与接收 方的时钟自同步的）
UART工作原理
• 发送数据过程 空闲状态，线路处于高电位；当收到发送数据指 令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据 按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着 发送奇偶校验位和停止位（停止位为高电位）， 一帧数据发送结束。
• 接收数据过程 空闲状态，线路处于高电位；当检测到线路的下
降沿（线路电位由高电位变为低电位）时说明线
写过程时序图
首先是起始信号，然后是目标设备的7位地址+0， 确认目标设备存在，收到响应，接着是目标设备的字 节地址，字节地址存在，则收到响应，然后发送一字 节的数据，目标设备收到后则响应，一字节数据传输 完毕，从机释放SDA总线，SDA线电平由低到高，传 输结束。
读过程时序图
首先是起始信号，然后是目标设备的7位地址+0， 确认目标设备存在，收到响应，接着是目标设备的字 节地址，字节地址存在，则收到响应。然后重新开始， 发送目标设备的字节地址+1，收到响应后读取目标地 址的一字节数据，读取结束。
接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇
偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备准
备接收数据或存入缓存。
10位串行字符收发时序图
IIC
• IIC为串行外设百度文库口， IIC总线是双向、两线(SCL、 SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准， 具有总线仲裁机制，通常两线需要接上拉电阻， 非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数 据通信。
通信协议
• UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理 是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。 • 其中各位的意义如下： • 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输 字符的开始。 • 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以 是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用 ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。
IIC通信协议
• IIC总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期 间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟 线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或 低电平状态才允许变化。 • 起始信号：SCL线为高电平期间，SDA线由高电 平向低电平的变化表示起始信号。 • 终止信号 ：SCL线为高电平期间，SDA线由低电 平向高电平的变化表示终止信号。
SPI的点对点传输
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且 为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每 个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复 杂一些。
SPI总线接口及时序
SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外 设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可 以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没 有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的 空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时 钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能 够配置用于选择两种不同的传 输协议之一进行数 据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一 个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿 （上 升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信 的外设音时钟相位和极性应该一致。
• 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的 位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校 验资料传送的正确性。 • 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1 位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线 上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很 可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供 计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位 数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数 据传输率同时也越慢。 • 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没 有资料传送。
起始信号和终止信号图解
数据传送格式
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必 须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。如果一段时 间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已 正确接收到数据。
AT24C02的芯片地址
AT24C02的芯片地址如图，1010为固定，A0， A1，A2正好与芯片的1，2，3引角对应，为当前电路 中的地址选择线，三根线可选择8个芯片同时连接在电 路中，当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与 该芯片建立连接，TX-1B实验板上三根地址线都为0。 最后一位R/W为告诉从机下一字节数据是要读还是写， 0为写入，1为读出。
SPI
• SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface ）的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的 通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线， MOSI、MISO、SCLK、CS。 • SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种 模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需 要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。 也是所有基于SPI的设备共有的， MOSI（主机发 送，从机接收）、MISO （从机发送，主机接 收）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
UART、IIC、SPI通信协议
UART
• 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一 种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。将资 料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并 行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通 讯接口的连结上。
• 数据传送速率用波特率来表示，即每秒钟传送的 二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒， 而每一个字符为10位（1个起始位，8个数据位， 无校验位，1个结束位），则其传送的波特率为 10×120＝1200字符/秒＝1200波特。
数据通信格式
低 位 在 前
高 位 在 后
多字节数据传输
注：异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始 信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备 保持同步就能正确接收。下一个字符起始位的到来又 使同步重新校准（依靠检测起始位来实现发送与接收 方的时钟自同步的）
UART工作原理
• 发送数据过程 空闲状态，线路处于高电位；当收到发送数据指 令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据 按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着 发送奇偶校验位和停止位（停止位为高电位）， 一帧数据发送结束。
• 接收数据过程 空闲状态，线路处于高电位；当检测到线路的下
降沿（线路电位由高电位变为低电位）时说明线
写过程时序图
首先是起始信号，然后是目标设备的7位地址+0， 确认目标设备存在，收到响应，接着是目标设备的字 节地址，字节地址存在，则收到响应，然后发送一字 节的数据，目标设备收到后则响应，一字节数据传输 完毕，从机释放SDA总线，SDA线电平由低到高，传 输结束。
读过程时序图
首先是起始信号，然后是目标设备的7位地址+0， 确认目标设备存在，收到响应，接着是目标设备的字 节地址，字节地址存在，则收到响应。然后重新开始， 发送目标设备的字节地址+1，收到响应后读取目标地 址的一字节数据，读取结束。