UART、SPI、I2C串口通信专题培训课件
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SPI、I2C、UART三种串行总线的原理、区别及应用参考模板
简单描述：SPI 和I2C这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或者其他元器件如传感器和芯片之间的通信。
SPI和IIC是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。
I2C 是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。
总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。
多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输；而UART是应用于两个设备之间的通信，如用单片机做好的设备和计算机的通信。
这样的通信可以做长距离的。
UART和,UART就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机和计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡；SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。
简单的狭义的说SPI和I2C是做在电路板上的。
而UART和SMBUS是在机器外面连接两个机器的。
详细描述：1、UART(TX,RX)就是两线，一根发送一根接收，可以全双工通信，线数也比较少。
数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快。
在多机通信上面用的最多。
2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART 的缺点也就是它的优点了，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。
一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。
3、I2C(SCL,SDA)接口也是两线接口，它是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的，通信速度不高，程序写起来也比较复杂。
一般单片机系统里主要用来和24C02等小容易存储器连接。
UARSIIC串口通信PPT课件
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。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数( 偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性
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2.51系列单片机UART通信
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
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2.51系列单片机UART通信
51单片机串口的四种方式：
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2.51系列单片机UART通信
方式0：方式0时，移位时钟脉冲由56(即第6个状态周 期，第12个节拍)给出，即每个机器周期产生一个移 位时钟，发送或接收一位数据。所以，波特率为振荡 频率的十二分之一，并不受 PCON寄存器中SMOD的影 响，即： 方式0的波特率＝fosc／12
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数据传送。
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
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。
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2.51系列单片机UART通信
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
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2.51系列单片机UART通信
51单片机串口的四种方式：
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2.51系列单片机UART通信
方式0：方式0时，移位时钟脉冲由56(即第6个状态周 期，第12个节拍)给出，即每个机器周期产生一个移 位时钟，发送或接收一位数据。所以，波特率为振荡 频率的十二分之一，并不受 PCON寄存器中SMOD的影 响，即： 方式0的波特率＝fosc／12
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数据传送。
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
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。
第九章 UART SPI I2C
UARTEN = 1）
• 0 = UART 发送器禁止，中止所有等待的发送，缓冲器 复位。 PORT 控制UxTX 引脚。
• bit 9 UTXBF：发送缓冲器满状态位（只读） • 1 = 发送缓冲器满 • 0 = 发送缓冲器未满，至少一个或多个数据字可以写入
缓冲区。
• bit 8 TRMT： 发送移位寄存器空位（只读）
• 最大的波特率是 FCY / 16 （当UxBRG = 0）， 最小的波特率是FCY / （16 * 65536）。向 UxBRG 寄存器中写新值会导致BRG 定时器复位 （清零）。 这保证了BRG 在产生新的波特率之 前不需要等待定时器溢出。
• 出了普通器件指令周期频率（FCY）的 UART 波特率。 同时也给出了每个频率下最小 和最大波特率。
参照器件数据手册。
• bit 9-8 保留：在该位置写“0” • bit 7 WAKE：在休眠模式期间检测到起始位唤醒使能位
• 1 = 使能唤醒 • 0 = 禁止唤醒 • bit 6 LPBACK：UART 环回模式选择位 • 1 = 使能环回模式 • 0 = 禁止环回模式。 • bit 5 ABAUD：自动波特率使能位 • 1 = 从UxRX 引脚输入到捕捉模块 • 0 = 从ICx 引脚输入到捕捉模块 • bit 4-3 未用位：读作0
9.1 简介
• 通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART）模块是 dsPIC30F 系列器件提供的串行I/O 模块之 一。 UART 是可以和外设（例如，个人电 脑、RS-232 和RS-485 接口）通信的全双 工异步系统。
• UART 模块的主要特性有：
• bit 2-1 PDSEL<1:0>: 奇偶校验和数据选择位 • 11 = 9 位数据，无奇偶校验 • 10 = 8 位数据，奇校验 • 01 = 8 位数据，偶校验 • 00 = 8 位数据，无奇偶校验 • bit 0 STSEL：停止选择位 • 1 = 2 个停止位 • 0 = 1 个停止位
• 0 = UART 发送器禁止，中止所有等待的发送，缓冲器 复位。 PORT 控制UxTX 引脚。
• bit 9 UTXBF：发送缓冲器满状态位（只读） • 1 = 发送缓冲器满 • 0 = 发送缓冲器未满，至少一个或多个数据字可以写入
缓冲区。
• bit 8 TRMT： 发送移位寄存器空位（只读）
• 最大的波特率是 FCY / 16 （当UxBRG = 0）， 最小的波特率是FCY / （16 * 65536）。向 UxBRG 寄存器中写新值会导致BRG 定时器复位 （清零）。 这保证了BRG 在产生新的波特率之 前不需要等待定时器溢出。
• 出了普通器件指令周期频率（FCY）的 UART 波特率。 同时也给出了每个频率下最小 和最大波特率。
参照器件数据手册。
• bit 9-8 保留：在该位置写“0” • bit 7 WAKE：在休眠模式期间检测到起始位唤醒使能位
• 1 = 使能唤醒 • 0 = 禁止唤醒 • bit 6 LPBACK：UART 环回模式选择位 • 1 = 使能环回模式 • 0 = 禁止环回模式。 • bit 5 ABAUD：自动波特率使能位 • 1 = 从UxRX 引脚输入到捕捉模块 • 0 = 从ICx 引脚输入到捕捉模块 • bit 4-3 未用位：读作0
9.1 简介
• 通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART）模块是 dsPIC30F 系列器件提供的串行I/O 模块之 一。 UART 是可以和外设（例如，个人电 脑、RS-232 和RS-485 接口）通信的全双 工异步系统。
• UART 模块的主要特性有：
• bit 2-1 PDSEL<1:0>: 奇偶校验和数据选择位 • 11 = 9 位数据，无奇偶校验 • 10 = 8 位数据，奇校验 • 01 = 8 位数据，偶校验 • 00 = 8 位数据，无奇偶校验 • bit 0 STSEL：停止选择位 • 1 = 2 个停止位 • 0 = 1 个停止位
串口通信原理与应用 ppt课件
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UART结构图
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1. 数据传输模式
回环模式
（此模式仅用于测试，不用做传输数据）。 S5PV210的UART提供了一个参考环回模式测试 模式，有助于排除在通信连接中的故障。通过设 置UART控制寄存器中的环回位来选择此模式。
中断或轮询
当有数据到来或数据可发送时产生中断，通知 CPU。这种方式要求通信硬件比较高，需要支持 产生中断信号。
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5. UART波特率除数寄存器和UART分槽寄存 器 UBRDIVn寄存器和UDIVSLOTn寄存器用来决 定波特率。
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7.2.2 UART操作寄存器
1. UART接收发送状态寄存器（UTRSTATn） UTRSTATn寄存器用于记录UART发送和接收 的状态，其中包括发送器是否为空、发送缓冲 寄存器是否为空。 如下表所示：
DMA模式
通常实现数据的转移或复制时，CPU将从源地址复 制数据到寄存器，然后将寄存器数据再写入到目的 地址处，这个操作是由CPU来执行。
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2. 数据发送
发送的数据帧是可编程的，包括一个开始位， 5-8个数据位，一个可选的奇偶位和1-2个停止 位，其可由线性控制寄存器ULCONn来设置。 发送器也可以产生一个终止条件，其可以对一 个发送时间强制串行输出为逻辑0。在当前发 送字被完全传输完以后，该模块发送一个终止 信号。在终止信号发送后，其不断发送数据到 Tx FIFO中。
当计算机发送一个 信息包，标准的值 是5、6、7和8位。
2. 数据位
每个包是指一个字 节，包括开始/停止 位，数据位和奇偶 校验位。 如何设置取决于想 传输的信息。比如， 标准的ASCII码是 0-127（7位），扩 展的ＡSCII码是0255(8位)。
第9章 UART及IIC、IIS、SPI总线接口
⒉ 数据接收
与数据发送格式一样，可编程。 接收器能够检测溢出错误（overrun error）和
帧错误（frame error）。 接收超时条件出现，指示当接收器在（接收） 3个字的时间内没有接收到任何数据，并且在 FIFO方式Rx（接收）FIFO不空。
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⒊ 自动流控制
2012-10-7
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使用系统时钟时，UART能够支持位传输速率最高
达到230Kbps。如果外设为UART提供时钟 UEXTCLK，那么UART能够以更高的速度操作。 每个UART通道含有两个16字节的FIFO（First In First Out，先进先出）寄存器，一个用于接收数据， 一个用于发送数据。 可以对S3C2410A UART以下参数通过编程设置： 波特率； 通常方式或红外（Infra Red，IR）发送/接收方式； 数据格式设置：1位或2位停止位；5~8位数据位； 奇偶校验方式。
在FIFO方式，要发送的数据先写入FIFO寄存器，然后
复制到发送移位器，通过发送数据引脚TxDn移位输出； 而接收数据从接收数据引脚RxDn输入并移位，然后从 接收移位器复制到FIFO寄存器。 在非FIFO方式，要发送的数据先写入发送保持寄存器， 然后复制到发送移位器，通过TxDn引脚移位输出；要 接收的数据通过RxDn引脚输入并移位，然后从移位器 复制到接收保持寄存器。 在FIFO方式，每个缓冲区寄存器的全部16字节用作 FIFO寄存器。在非FIFO方式，仅仅每个缓冲区寄存器 中的1字节用作保持寄存器。
第9章 UART及 IIC、IIS、SPI总线接口
本章重点:
⑴ S3C2410A UART概述；UART操作；UART特殊功能寄 存器；UART与RS-232C接口连接举例；UART与红外收发 器连接举例。 ⑵ S3C2410A IIC总线接口概述；IIC总线接口组成与操作 方式中的功能关系；IIC总线接口4种操作方式的操作流程 图；IIC总线接口特殊功能寄存器；IIC总线接口程序举例。 ⑶ S3C2410A IIS总线接口概述；IIS总线接口组成和发送/ 接收方式；音频串行接口数据格式；IIS总线接口特殊功能 寄存器；IIS总线接口程序举例。 ⑷ S3C2410A SPI总线接口概述；SPI总线接口组成和操作； SPI传输格式与DMA方式发送/接收步骤；SPI总线接口特殊 功能寄存器；SPI总线接口应用举例。
【总线】UART、Modbus、I2C、SPI、RS232、RS485及串口通讯常用参数
【总线】UART、Modbus、I2C、SPI、RS232、RS485及串⼝通讯常⽤参数⼀、UART异步收发传输，作为集成于微处理器中的周边设备，把并⾏输⼊信号转成串⾏输出信号，（⼀般是RS-232C规格的，与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯⽚进⾏搭配）作为连接外部设备的接⼝。
该总线双向通信，可以实现全双⼯传输和接收。
在嵌⼊式设计中，UART⽤于主机与辅助设备通信，如与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。
⼀个字符接着⼀个字符传输，⼀个字符的信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停⽌位组成。
传输时低位在前⾼位在后。
发送端和接收端必须按照相同的字节帧格式和波特率进⾏通信。
UART的设计采⽤模块化的设计思想，主要分为 3个模块：数据发送模块、数据接收模块及波特率发⽣器控制模块。
发送模块实现数据由并⾏输⼊到串⾏输出，接收模块实现数据由串⾏输⼊到并⾏输出，波特率发⽣器模块控制产⽣UART时钟频率。
发送逻辑对从发送FIFO读取的数据执⾏“并→串”转换。
控制逻辑输出起始位在先的串⾏位流，并且根据控制寄存器中已编程的配置，后⾯紧跟着数据位（注意：最低位 LSB 先输出）、奇偶校验位和停⽌位。
在检测到⼀个有效的起始脉冲后，接收逻辑对接收到的位流执⾏“串→并”转换。
此外还会对溢出错误、奇偶校验错误、帧错误和线中⽌（line-break）错误进⾏检测，并将检测到的状态附加到被写⼊接收FIFO的数据中。
需要两根信号线和⼀根地线。
⼆、Modbus1、ASCII模式与RTU模式的区别（1）ASCII：消息中每个ASCII字符都是⼀个⼗六进制字符组成（2）RTU：消息中每个8位域都是两个⼗六进制字符组成在同样波特率下，RTU可⽐ASCII⽅式传输更多的数据三、RS232、RS485（1）RS232RS232接⼝可以实现点对点的通信⽅式，但这种⽅式不能实现联⽹功能。
个⼈计算机上的通讯接⼝之⼀，异步传输标准接⼝。
串口通信 PPT课件共33页
串行同步通信主要应用在网络当中 最常使用高级数据链路控制协议HDLC
~~ ~~
同步字符 数据 数据
数据 校验字符
三、数据传输速率
数据传输速率称为波特率(Baud Rate) 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为 数据传输速率的倒数
【例】如果一个串行字符由1个起始位，7个数据位， 1个奇偶校验位和1个停止位等10个数位构成，每秒钟 传送120个字符，则数据传送的波特率为：
串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线 传送
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解 决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等 问题
串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止 式异步通信协议
异步串行数据发送格式
起始位
字符 数据位
1 0 0/1 0/1
…
1、串行通信的基本概念
通信：计算机与外部设备交换信息 串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一
位顺序传送的方式 串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信
时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高
的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘、鼠标器与主
串行通信与并行通信相比,虽然有许多优点,但也随 之带来了数据的串/并及并/串转换、数据格式的要求以 及位计数等问题，使之比并行通信实现起来更复杂。
一、数据传送方向
1、全双工方式（full duplex）
通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这 样的传送方式就是全双工制，如图1所示。在全双 工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接 收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。 全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换 操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误 的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有 利。
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同步字符 数据 数据
数据 校验字符
三、数据传输速率
数据传输速率称为波特率(Baud Rate) 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为 数据传输速率的倒数
【例】如果一个串行字符由1个起始位，7个数据位， 1个奇偶校验位和1个停止位等10个数位构成，每秒钟 传送120个字符，则数据传送的波特率为：
串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线 传送
收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解 决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等 问题
串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止 式异步通信协议
异步串行数据发送格式
起始位
字符 数据位
1 0 0/1 0/1
…
1、串行通信的基本概念
通信：计算机与外部设备交换信息 串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一
位顺序传送的方式 串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信
时可以极大地降低成本 串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高
的近距离数据传送 PC系列机上有两个串行异步通信接口，键盘、鼠标器与主
串行通信与并行通信相比,虽然有许多优点,但也随 之带来了数据的串/并及并/串转换、数据格式的要求以 及位计数等问题，使之比并行通信实现起来更复杂。
一、数据传送方向
1、全双工方式（full duplex）
通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这 样的传送方式就是全双工制，如图1所示。在全双 工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接 收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。 全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换 操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误 的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有 利。
《I2C和SPI总线》课件
I2C总线的物理和电气特性是怎样的？它的起始和停止条件是什么？如何进行读写操作？本节将为您解答这些 问题。
I2C总线的应用案例
温度传感器
I2C总线在温度传感器中的应 用让我们可以精确测量环境 温度，并实现智能温控系统。
数字万用表
I2C总线在数字万用表中的应 用使得测试和测量变得更加 准确和高效。
LCD屏幕
总线的速度和通信范围、芯片引脚数量和连接方式、以及应用场景和实际应 用，I2C总线和SPI总线有何异同？让我们一起来了解。
《I2C和SPI总线》PPT课件
欢迎来到《I2C和SPI总线》的课件演示。本课程将带您深入了解这两种常见 总线的结构、协议和应用场景，让您成为总线通信的专家。
I2C总线
什么是I2C总线？它的基本结构和传输方式是什么？I2C总线在哪些场景中得到广泛应用？在本节中，我们将 一探究竟。
I2C总线的通信协议
SPI总线的用案例
1
Flash存储器
SPI总线在Flash存储器中的应用实现了高速读写操作，提供了可靠的数据存储解决方案。
2
DAC芯片
SPI总线在DAC芯片中的应用为音频和音乐设备提供了高保真的数字音频输出。
3
无线收发模块
SPI总线在无线收发模块中的应用使得远距离通信和数据传输成为可能。
I2C总线和SPI总线的对比
I2C总线在LCD屏幕中的应用 让我们能够实现高质量的图 形显示和信息交互。
SPI总线
什么是SPI总线？它的基本结构和传输方式有何特点？SPI总线在哪些场景中得到广泛应用？让我们一起来了 解。
SPI总线的通信协议
SPI总线的物理和电气特性如何影响数据传输？时钟极性和时钟相位有何作用？ 数据传输模式又是怎样的？本节将逐一解答。
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温度传感器
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I2C总线
什么是I2C总线？它的基本结构和传输方式是什么？I2C总线在哪些场景中得到广泛应用？在本节中，我们将 一探究竟。
I2C总线的通信协议
SPI总线的用案例
1
Flash存储器
SPI总线在Flash存储器中的应用实现了高速读写操作，提供了可靠的数据存储解决方案。
2
DAC芯片
SPI总线在DAC芯片中的应用为音频和音乐设备提供了高保真的数字音频输出。
3
无线收发模块
SPI总线在无线收发模块中的应用使得远距离通信和数据传输成为可能。
I2C总线和SPI总线的对比
I2C总线在LCD屏幕中的应用 让我们能够实现高质量的图 形显示和信息交互。
SPI总线
什么是SPI总线？它的基本结构和传输方式有何特点？SPI总线在哪些场景中得到广泛应用？让我们一起来了 解。
SPI总线的通信协议
SPI总线的物理和电气特性如何影响数据传输？时钟极性和时钟相位有何作用？ 数据传输模式又是怎样的？本节将逐一解答。
IIC总线协议教学课件PPT
每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址.主 机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数 据到其它器件,这时主机即为发送器.由总线上接收 数据的器件则为接收器.
在80C51单片机应用系统的串行总线扩展 中,我们经常遇到的是以80C51单片机为主 机,其它接口器件为从机的单主机情况.
8.1.2 I2C总线的数据传送
❖主机发送地址时,总线上的每个从机都将这7 位地址码与自己的地址进行比较,如果相同,则 认为自己正被主机寻址,根据R/T位将自己确定 为发送器或接收器.
❖从机的地址由固定部分和可编程部分组成.在 一个系统中可能希望接入多个相同的从机,从 机地址中可编程部分决定了可接入总线该类器 件的最大数目.如一个从机的7位寻址位有4位
二、典型信号模拟子程序
〔1〕起始信号 Void T2CStart<void> {
SDA = 1; SomeNop< >; SCL = 1; SomeNop< >; SDA = 0; SomeNop< >;
}
〔2〕终止信号 void I2cStop<void> {
SDA = 0; SomeNop< >; SCL = 1; SomeNop< >; SDA = 1; SomeNop< >; }
起始和终止信号都是由主机发出的,在起始信号产生后,总线就处于被 占用的状态；在终止信号产生后,总线就处于空闲状态.
连接到I2C总线上的器件,若具有I2C总线的硬件 接口,则很容易检测到起始和终止信号.
接收器件收到一个完整的数据字节后,有可能需要完成一些 其它工作,如处理内部中断服务等,可能无法立刻接收下一个字 节,这时接收器件可以将SCL线拉成低电平,从而使主机处于等 待状态.直到接收器件准备好接收下一个字节时,再释放SCL线 使之为高电平,从而使数据传送可以继续进行.
串行通信UART I2C SPI 原理与简单应用
TXD SBUF
TH1 TL1 1
÷2 ÷16
控制门 发送控制器
TI
去串口中断
≥1
T1溢出率
0 SMOD
接收控制器 移位寄存器
RI
RXD SBUF
电平转换电路
PC机的串口是RS232电平标准(+15V~’0’,-15V~’1’)，而显然 MCS51的UART是5V-TTL电平标准，因此需要加上电平转换电 路， 方可实现与PC机串口的通讯。
UART使用的步骤：
• • • • 设置串口工作模式。SCON的SM0=0，SM1=1使其工作于模式1， REN=1使能接收。 根据波特率计算公式设置波特率。注意，需要使定时器工作于 自动重装模式。使用定时器2可以达到较高的波特率。 波特率是否需要倍速。如果使用定时器1做波特率发生器且倍 速后方能满足波特率要求，则需要PCON=0x80。PCON不影响 定时器2产生的波特率。 串口中断。一般来讲串口发送均会采用查询模式，串口接收较 多采用中断模式。ES=1可以打开串口中断，随后要EA=1打开 全局中断。注意，要写好中断服务函数，而且MCS51的串口收 发中断共用，因此中断服务函数中需要判断TI与RI的值。中断 向量标号是4。 向SBUF写入数据启动串口发送，读SBUF可以取出接收到的数 据
在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总线传送数据。为 了避免混乱， I2C总线要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总 线。 在80C51单片机应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇到的是 以80C51单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机情况。
I2C总线的数据传送
一、数据位的有效性规定 I2C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。
第十五章串行外设接口SPIppt课件全
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.2.6 SPI接收数据寄存器（SPRDATn） ❖ SPI接收数据寄存器如表15-6所列。 ❖ 接收数据寄存器中存放SPI口接收到的数据。
第十五章 串行外设3 参考编程例（详见书中）
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
❖ • 接收数据（2）：使能SPCONn的TAGD位， 自动发送虚拟数据模式→确定REDY被置位 后，从读缓冲区中读出数据，之后自动开始 数据传输。
❖ • 置位GPIO引脚（当作nSS的那个引脚）， 停止MMC或SD卡。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.1.5 SPI口的传输格式 ❖ S3C2410支持4种不同的数据传输格式，图
B形式。 ❖ • 查询模式，如果接受从设备采用Format B
形式，DATA_READ信号应该比SPICLK延 迟一个相位。
❖ • 中断模式，如果接受从设备采用Format B 形式，DATA_READ信号应该比SPICLK延 迟一个相位。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.2 SPI接口控制寄存器
❖ • 向SPDATn中写10次0xFF来初始化MMC或 SD卡。
❖ • 把一个GPIO（当作nSS）清零来激活 MMC或SD卡。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
❖ • 发送数据→核查发送准备好标志 （REDY=1），之后向SPDATn中写数据。
❖ • 接收数据（1）：禁止SPCONn的TAGD位， 正常模式→向SPDAT中写0xFF，确定REDY 被置位后，从读缓冲区中读出数据。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常 有一个主器件和一个或多个从器件。接口包 括以下四种信号：
15.2.6 SPI接收数据寄存器（SPRDATn） ❖ SPI接收数据寄存器如表15-6所列。 ❖ 接收数据寄存器中存放SPI口接收到的数据。
第十五章 串行外设3 参考编程例（详见书中）
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
❖ • 接收数据（2）：使能SPCONn的TAGD位， 自动发送虚拟数据模式→确定REDY被置位 后，从读缓冲区中读出数据，之后自动开始 数据传输。
❖ • 置位GPIO引脚（当作nSS的那个引脚）， 停止MMC或SD卡。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.1.5 SPI口的传输格式 ❖ S3C2410支持4种不同的数据传输格式，图
B形式。 ❖ • 查询模式，如果接受从设备采用Format B
形式，DATA_READ信号应该比SPICLK延 迟一个相位。
❖ • 中断模式，如果接受从设备采用Format B 形式，DATA_READ信号应该比SPICLK延 迟一个相位。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.2 SPI接口控制寄存器
❖ • 向SPDATn中写10次0xFF来初始化MMC或 SD卡。
❖ • 把一个GPIO（当作nSS）清零来激活 MMC或SD卡。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
❖ • 发送数据→核查发送准备好标志 （REDY=1），之后向SPDATn中写数据。
❖ • 接收数据（1）：禁止SPCONn的TAGD位， 正常模式→向SPDAT中写0xFF，确定REDY 被置位后，从读缓冲区中读出数据。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常 有一个主器件和一个或多个从器件。接口包 括以下四种信号：
第9章 UART及IIC、IIS、SPI总线接口
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⒎ UART错误状态FIFO
除了接收FIFO，UART还有错误状态FIFO。错
误状态FIFO指示，在接收FIFO中哪一个数据 接收时有错误。只有当有错误的数据准备读出 时，错误中断将被发出。 带有错误的字符在未被读出时，不产生错误中 断，如表9-2和图9.3(P298)所示。
2012-10-7
2012-10-7
3
使用系统时钟时，UART能够支持位传输速率最高
达到230Kbps。如果外设为UART提供时钟 UEXTCLK，那么UART能够以更高的速度操作。 每个UART通道含有两个16字节的FIFO（First In First Out，先进先出）寄存器，一个用于接收数据， 一个用于发送数据。 可以对S3C2410A UART以下参数通过编程设置： 波特率； 通常方式或红外（Infra Red，IR）发送/接收方式； 数据格式设置：1位或2位停止位；5~8位数据位； 奇偶校验方式。
2012-10-7
8
⒉ UART使用的引脚信号
RxD[2:0]：UART接收数据输入； TxD[2:0]：UART发送数据输出；
nCTS[1:0]：UART清除发送输入信号；
nRTS[1:0]：UART请求发送输出信号； UEXTCLK： UART时钟信号，由外部UART
设备或系统提供。
2012-10-7
24
表9.5 2410A的UART FIFO控制寄存器 （UFCONn）的位功能
UFCONn的位功 能 发送FIFO的触发 条件选择 位 [7:6] 描述 00：空；01：4字节；10：8字节；11：12字 节
接收FIFO的触发 条件选择 保留
Tx FIFO复位位 Rx FIFO复位位 FIFO使能控制
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
UART波特率发生器：波特率是衡量数据传输速率的指标，表 示每秒传送数据的字符数，单位为Baud。UART的接收和发 送是按照相同的波特率进行收发的。波特率发生器产生的时钟 频率不是波特率时钟频率，而是波特率时钟频率的16倍，目 的是为在接收时进行精确地采样，以提取出异步的串行数据。 根据给定的晶振时钟和要求的波特率，可以算出波特率分频计 数值。
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2.51系列单片机UART通信
51单片机串口的四种方式：
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2.51系列单片机UART通信
方式0：方式0时，移位时钟脉冲由56(即第6个状态周 期，第12个节拍)给出，即每个机器周期产生一个移 位时钟，发送或接收一位数据。所以，波特率为振荡 频率的十二分之一，并不受 PCON寄存器中SMOD 的影响，即： 方式0的波特率＝fosc／12
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2.51系列单片机UART通信
UART的接收数据时序为：当检测到数据的下降沿时 ，表明线路上有数据进行传输，这时计数器CNT开始 计数，当计数器为24=16+8时，采样的值为第0位数 据；当计数器的值为40时，采样的值为第1位数据， 依此类推，进行后面6个数据的采样。如果需要进行 奇偶校验，则当计数器的值152时，采样的值即为奇 偶位；当计数器的值为168时，采样的值为"1"表示停 止位，一帧数据接收完成。
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数据传送。
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
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。
避免因溢出而引起中断，此时应禁止T1中断。这时，溢出周
期为：
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
20
3.C8051F系列单片机UART的使用
UART0的配置步骤： （1）UART0相关寄存器配置如：UART0控制寄存
器SCON0的REN0位（接受允许），定时器控制寄存 器TCON0的TR1位（开定时器1），时钟控制寄存器 CKCON 的TIM位（定时器1时钟选择），定时器方式寄存器 TOMD，最后不要忘记打开UART的交叉开关。 （2）配置波特率：配置串口工作方式1，定时器使用 方式2（自动重装载的8位计数器/定时器）
型的例子打电话。 波特率：波特率是指每秒内传送二进制数据的位数以
b/s和bps（位/秒）为单位。
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1.串行通信和并行通信
7
2.51系列单片机UART通信
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。
起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。 数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7
串行通信的特点：传输线少，长距离传输成本，但是传 输控制比并行要相对复杂。
数据传输方式：单工、半双工和全双工。
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1.串行通信和并行通信
单工：A只能发信号，B只能收信号，信号单向传输。 半双工：A能发信号给B，B也能发信号给A，但是这两
个 过程不能同时进行。最典型的例子是对讲机。 全双工：A在给B发信号的同时B也能给A发信号。最典
、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。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数( 偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性
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2.51系列单片机UART通信
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16Leabharlann 2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
方式l和方式3的波特率方式1和方式3的移位时钟脉冲由定时器
T1的溢出率决定，故波特宰由定时器T1的溢出率与SMOD值
同时决定，即： 方式1和方式3的波特率＝2SMOD/32·T1溢出 率。其中，溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。
两种方式：并行通信和串行通信。 并行通信：是指数据的各位同时传送，每一位数据都需
要一条传输线并且需要若干条控制信号线，这种方式 仅适合于短距离的数据传输。 并行传输的特点是：传输速率快，接口电路简单。
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1.串行通信和并行通信的区别
串行通信：是指数据中的各位分时传送，此时只需要一 条数据线，外加一条公共信号地线和若干条控制信号 线。因为一次只能传送一位，所以对于一个字节的数 据，至少要分8位才能传送完毕。
计数速率与TMOD寄存器中C／T的状态有关。当C／T＝0时， 计数速率＝fosc／2；当C／T＝1时，计数速率取决于外部输 入时钟频率。当定时器Tl作波特率发生器使用时，通常选用可
自动装入初值模式(工作方式2)，在 工作方式2中，TLl作为计
数用，而自动装入的初值放在THl中，设计数初值为x，则每
过“256一x”个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。为了
UART、SPI、I2C 串口通信
1
UART、SPI、I2C串口通信
一、 UART通信 二、 SPI通信 三、 I2C通信
2
一、 UART通信
1.串行通信和并行通信 2.51系列单片机UART通信原理 3.C8051F系列单片机的串口及波特率配置
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1.串行通信和并行通信
数据通信：若干个数据设备之间的信息交换称为 数据通信。
2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
UART波特率发生器：波特率是衡量数据传输速率的指标，表 示每秒传送数据的字符数，单位为Baud。UART的接收和发 送是按照相同的波特率进行收发的。波特率发生器产生的时钟 频率不是波特率时钟频率，而是波特率时钟频率的16倍，目 的是为在接收时进行精确地采样，以提取出异步的串行数据。 根据给定的晶振时钟和要求的波特率，可以算出波特率分频计 数值。
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2.51系列单片机UART通信
51单片机串口的四种方式：
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2.51系列单片机UART通信
方式0：方式0时，移位时钟脉冲由56(即第6个状态周 期，第12个节拍)给出，即每个机器周期产生一个移 位时钟，发送或接收一位数据。所以，波特率为振荡 频率的十二分之一，并不受 PCON寄存器中SMOD 的影响，即： 方式0的波特率＝fosc／12
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2.51系列单片机UART通信
UART的接收数据时序为：当检测到数据的下降沿时 ，表明线路上有数据进行传输，这时计数器CNT开始 计数，当计数器为24=16+8时，采样的值为第0位数 据；当计数器的值为40时，采样的值为第1位数据， 依此类推，进行后面6个数据的采样。如果需要进行 奇偶校验，则当计数器的值152时，采样的值即为奇 偶位；当计数器的值为168时，采样的值为"1"表示停 止位，一帧数据接收完成。
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数据传送。
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
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。
避免因溢出而引起中断，此时应禁止T1中断。这时，溢出周
期为：
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
20
3.C8051F系列单片机UART的使用
UART0的配置步骤： （1）UART0相关寄存器配置如：UART0控制寄存
器SCON0的REN0位（接受允许），定时器控制寄存 器TCON0的TR1位（开定时器1），时钟控制寄存器 CKCON 的TIM位（定时器1时钟选择），定时器方式寄存器 TOMD，最后不要忘记打开UART的交叉开关。 （2）配置波特率：配置串口工作方式1，定时器使用 方式2（自动重装载的8位计数器/定时器）
型的例子打电话。 波特率：波特率是指每秒内传送二进制数据的位数以
b/s和bps（位/秒）为单位。
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1.串行通信和并行通信
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2.51系列单片机UART通信
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。
起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。 数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7
串行通信的特点：传输线少，长距离传输成本，但是传 输控制比并行要相对复杂。
数据传输方式：单工、半双工和全双工。
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1.串行通信和并行通信
单工：A只能发信号，B只能收信号，信号单向传输。 半双工：A能发信号给B，B也能发信号给A，但是这两
个 过程不能同时进行。最典型的例子是对讲机。 全双工：A在给B发信号的同时B也能给A发信号。最典
、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。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数( 偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性
8
2.51系列单片机UART通信
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16Leabharlann 2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
方式l和方式3的波特率方式1和方式3的移位时钟脉冲由定时器
T1的溢出率决定，故波特宰由定时器T1的溢出率与SMOD值
同时决定，即： 方式1和方式3的波特率＝2SMOD/32·T1溢出 率。其中，溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。
两种方式：并行通信和串行通信。 并行通信：是指数据的各位同时传送，每一位数据都需
要一条传输线并且需要若干条控制信号线，这种方式 仅适合于短距离的数据传输。 并行传输的特点是：传输速率快，接口电路简单。
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1.串行通信和并行通信的区别
串行通信：是指数据中的各位分时传送，此时只需要一 条数据线，外加一条公共信号地线和若干条控制信号 线。因为一次只能传送一位，所以对于一个字节的数 据，至少要分8位才能传送完毕。
计数速率与TMOD寄存器中C／T的状态有关。当C／T＝0时， 计数速率＝fosc／2；当C／T＝1时，计数速率取决于外部输 入时钟频率。当定时器Tl作波特率发生器使用时，通常选用可
自动装入初值模式(工作方式2)，在 工作方式2中，TLl作为计
数用，而自动装入的初值放在THl中，设计数初值为x，则每
过“256一x”个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。为了
UART、SPI、I2C 串口通信
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UART、SPI、I2C串口通信
一、 UART通信 二、 SPI通信 三、 I2C通信
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一、 UART通信
1.串行通信和并行通信 2.51系列单片机UART通信原理 3.C8051F系列单片机的串口及波特率配置
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1.串行通信和并行通信
数据通信：若干个数据设备之间的信息交换称为 数据通信。