内部通信接口介绍

一

通信概念

1、通信接口

内部通信接口：主要用于板级信号传输，通常应用于设备内部，特点是速度快，距离短，常用的有UART，IIC，SPI等接口。

外部通信接口：主要用于设备级信号传输，通常应用于设备之间，特点是速度慢，距离远(差分传输)，常用的有RS-232，RS-485，CAN等接口。

2、通信方式

① 单工

信号只能单方向传输

②半双工/准双工

信号可以双方向传输，但同一时刻只能一个方向传输，比如IIC，RS-485，CAN

③全双工

信号可以同时双方向传输，比如UART，SPI，RS-232

3、同步传输与异步传输

① 同步传输

具有同步时钟，比如IIC，SPI

② 异步传输

没有同步时钟，通信双方按约定速率传输，比如UART

4、通信网络

① 一对一传输，不能构成总线网络，比如UART，RS-232

②一对多传输，可以沟通总线网络，通过地址或片选识别，比如IIC，SPI，RS-485，CAN

二

UART

1、定义

UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。

在单片机产品设计中，UART主要用于设备与设备之间的通讯，设备与传感器之间的通信。例如通过RS-485接口，构成工业设备系统总线。

2、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。

数据位: 紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符，从最低位开始传送。

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。

波特率: 衡量数据传送速率的指标。表示每秒钟传送的比特位。

3、产品应用

<应用于WIFI模块>

<应用于GPRS模块>

三

IIC

1、IIC概念

2、I2C协议特点：

1、串行协议，多主机模式；

2、起始信号，SCL为高电平时，SDA下降沿，主机发出；

3、停止信号，SCL为高电平时，SDA上升沿，主机发出；

4、数据与地址按8位/字节传输，高位在前；

5、传输过程中，SCL为低电平时，SDA更改状态，SCL为高电平时，SDA状态需稳定；

6、每传输一个字节，接收器必须回应1个应答位(ACK)给发送器。

3、AT24Cxx传输图片：

4、产品应用

四

SPI

1、SPI概念

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写，由Motorola提出，是一种高速的、全双工、同步的通信总线。

Note：常使用的内部通信接口：UART，IIC，SPI

常使用的外部通信接口：RS-232，RS-485，CAN

2、接口

SCLK： 时钟信号，由Master产生，用于同步；

MOSI：主机数据输出，从机数据输入；

MISO：主机数据输入，从机数据输出；

SS : Slave设备选择线，低电平有效。

起始信号：SS由高变低，为SPI通讯的起始信号

结束信号：SS由低变高，为SPI通讯的结束信号。

说明：SPI总线为主从模式，起始信号由主机发出，通过SS选择与之通信的从机，结束信号也由主机发出，结束本次通信。

3、通讯模式

SPI共有4种通讯模式，由CPOL与CPHA控制。

CPOL-> 0：SCLK空闲时低电平 1：SCLK空闲时高电平

CPHA-> 0: 奇数边沿采集数据 1：偶数边沿采集数据

模式0：CPOL = 0，CPHA = 0

模式1：CPOL = 0，CPHA = 1

模式2：CPOL = 1，CPHA = 0

模式3：CPOL = 1，CPHA = 1

Note：确保通讯正常，主机与从机的通讯模式需要匹配。

如果不一致，导致的后果如下：

比如主机工作在模式0(上升沿采集数据，下降沿发送数据)，从机工作在模式1(下降沿采集数据，上升沿发送)。下降沿时，主机发送数据，从机立马采集数据，此时数据不稳定，通讯失败； 上升沿时，从机发送数据，主机立马采集数据，数据也不稳定，通讯也失败。

正常通讯应该如下：

模式0或3：主机下降沿发数据，从机上升沿采集数据

模式0或3：从机下降沿发数据，主机上升沿采集数据

模式1或2：主机上升沿发数据，从机下降沿采集数据

模式1或2：从机上升沿发数据，主机下降沿采集数据

4、通信时序 - 以W25QXX为例

5、产品应用