幾串列埠協議的整理

一、UART

UART是一個大家族，其包括了RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等介面標準規範和匯流排標準規範。它們的主要區別在於其各自的電平範圍不相同。

嵌入式裝置中常常使用到的是TTL、TTL轉RS232的這種方式。常用的就三根引線：傳送線TX、接收線RX、電平參考地線GND。

1.1 電路示意圖

1.2 通訊協議

將傳輸資料的每個字元一位接一位地傳輸。

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起始位：先發出一個邏輯”0”的訊號，表示傳輸字元的開始。

資料位：緊接著起始位之後。資料位的個數可以是4、5、6、7、8等，構成一個字元。通常採用ASCII碼。

奇偶校驗位：資料位加上這一位後，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)，以此來校驗資料傳送的正確性。

停止位：它是一個字元資料的結束標誌。可以是1位、1.5位、2位的高電平。

空閒位：處於邏輯“1”狀態，表示當前線路上沒有資料傳送。

波特率：資料傳輸的速率。有以下幾個檔位：300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、43000、56000、57600、115200.當然也可以自定義。在資料傳輸和接收雙方，需要預先統一波特率，以便正確的傳輸資料。

二、I2C 匯流排

2.1 電路示意圖

I²C (Inter-Integrated Circuit)。其擁有一根資料線SDA和一根時鐘線SCL。其匯流排通過上拉電阻與電源相連線。每個接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。其中，主動發起操作的一方為主機，另外一方為從機。

2.2 資料傳輸

當沒有資料傳輸的時候，兩根匯流排都為高電平；當採集IIC上的資料時，其時鐘線SCL必須是高電平且SDA的資料必須保持穩定不變—將SDA的電平與SCL的高電平進行“與”操作後，以便確定SDA上是1還是0；在SCL為低電平的時候，SDA上的資料可以進行跳變。

資料傳輸開始時，需要傳送一個起始訊號；資料傳輸結束後，需要傳送一個終止訊號；每8bit資料傳輸結束，都需要一個ACK。起止訊號都有Master發出，而ACK則可能由Master或者SLAVE來發出。資料的傳輸採用大端傳輸。

開始訊號：SCL為高電平，SDA的電平由高跳到低表示開始訊號。

終止訊號：SCL為高電平，SDA的電平由低跳到高表示終止訊號。

2.3 資料協議

2.4 I2C讀寫流程

三、SPI匯流排

SPI（Serial Peripheral Interface）是一種序列串行同步通訊協議，由一個主裝置和一個或多個從裝置組成。其擁有四根(類)硬腳引線，分別為 SDI（序列資料輸入），SDO（序列資料輸出），SCK（序列移位時鐘），CS（片選）。因為一個主裝置可以掛多個從裝置，則通過片選引腳對從裝置進行選擇。從裝置的工作時鐘則是來自於主裝置的SCK線。

3.1 電路示意圖

3.2 資料的傳輸

SPI在資料傳輸的時候，需要確定兩件事情：其一，資料是在時鐘的上升沿採集還是下降沿採集；其二，時鐘的初始(空閒)狀態是為高電平還是低電平。而I2C的空閒狀態，時鐘線為高電平；資料採集的時候，時鐘線也為高電平。但SPI給出了更自由的方式。

CPOL：時鐘極性, 表示 SPI 在空閒時, 時鐘訊號是高電平還是低電平。

CPHA：時鐘相位, 表示 SPI 裝置是在 SCK 管腳上的時鐘訊號變為上升沿時觸發資料取樣, 還是在時鐘訊號變為下降沿時觸發資料取樣。

那麼，SPI CPOL有兩種可能，CPHA有兩種可能，則SPI資料傳輸就有四種可能—按照標準的說法，SPI資料傳輸就有四種模式。

3.3 SPI讀寫

SPI在硬體設計上採用的雙資料線制，根據設計，在SPI通訊過程中，主從裝置之間會形成一個數據環形鏈路—也即是，主裝置向從裝置寫一次資料，從裝置就會回一次資料(至於該從裝置回覆的資料是否有效，則另當別論—如果有效，主裝置就把它讀入；如果無效，則丟棄即可)。