幾種通信方式

一IIC總線I2C--INTER-IC串行總線的縮寫(xiě)，是PHILIPS公司推出的芯片間串行傳輸總線。它以1根串行數(shù)據(jù)線（SDA）和1根串行時(shí)鐘線（SCL）實(shí)現(xiàn)了雙工的同步數(shù)據(jù)傳輸。具有接口線少，控制方式簡(jiǎn)化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。在主從通信中，可以有多個(gè)I2C總線器件同時(shí)接到I2C總線上，通過(guò)地址來(lái)識(shí)別通信對(duì)象。IC接口的協(xié)議里面包括設(shè)備地址信息，可以同一總線上連接多個(gè)從設(shè)備，通過(guò)應(yīng)答來(lái)互通數(shù)據(jù)及命令。但是傳輸速率有限，標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)到100Kbps，快速模式下可達(dá)到400Kbps（我們開(kāi)發(fā)板一般在130Kbps），高速模式下達(dá)到4Mbps，不能實(shí)現(xiàn)全雙工，不適合傳輸很多的數(shù)據(jù)。IIC總線是一個(gè)真正的多主機(jī)總線，總線上多個(gè)主機(jī)初始化傳輸，可以通過(guò)傳輸檢測(cè)和仲裁來(lái)防止數(shù)據(jù)被破壞。下來(lái)詳細(xì)了解IIC總線時(shí)序：總線數(shù)據(jù)有效性IIC總線是單工，因此同一時(shí)刻數(shù)據(jù)只有一個(gè)流向，因此采樣有效時(shí)鐘也是單一的，是在SCL時(shí)鐘的高電平采樣數(shù)據(jù)。IIC總線上SDA數(shù)據(jù)在SCL時(shí)鐘低電平是可以發(fā)生變化，但是在時(shí)鐘高電平時(shí)必須穩(wěn)定，以便主從設(shè)備根據(jù)時(shí)鐘采樣數(shù)據(jù)，如下圖：datalinestable.datav3：iddatalinestable.datav3：idIchange|I4^dataiIailt；veci|總線空閑條件IIC總線上設(shè)備都釋放總線（發(fā)出傳輸停止）后，IIC總線根據(jù)上拉電阻變成高電平，SDASCL都是高電平?？偩€數(shù)據(jù)傳輸起始和結(jié)束條件IIC總線SCL高電平時(shí)SDA出現(xiàn)由高到低的跳變，標(biāo)志總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)始條件IIC總線SCL高電平時(shí)SDA出現(xiàn)由低到高的跳變，標(biāo)志總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束條件

總線數(shù)據(jù)傳輸順序以及ACK應(yīng)答IIC總線上數(shù)據(jù)傳輸室MSB在前，LSB在后，從示波器上看，從左向右依次讀出數(shù)據(jù)即可IIC總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不收限制，但是每次發(fā)到SDA上的必須是8位，并且主機(jī)發(fā)送8位后釋放總線，從機(jī)收到數(shù)據(jù)后必須拉低SDA一個(gè)時(shí)鐘，回應(yīng)ACK表示數(shù)據(jù)接收成功，我們?nèi)绻静ㄆ魃峡吹降牟ㄐ尉褪敲看?位數(shù)據(jù)，8bit+1bitack。如下：BY-學(xué)曄用伊弓1gF(X.T=UTBYRECsIVE^BY-學(xué)曄用伊弓1gF(X.T=UTBYRECsIVE^巴start從機(jī)收到一字節(jié)數(shù)據(jù)后，如果需要一些時(shí)間處理，則會(huì)拉低SCL，讓傳輸進(jìn)入等待狀態(tài)，處理完成，釋放SCL，繼續(xù)傳輸，如下：hnc ,hloiQ,143xon—hI*hnc ,hloiQ,143xon—hI*IilwflrTci■wtflSTSTART總線讀寫(xiě)時(shí)序數(shù)據(jù)的傳輸在起始條件之后，發(fā)送一個(gè)7位的從機(jī)地址，緊接著第8位是數(shù)據(jù)方向（R/W）,0-表示發(fā)送數(shù)據(jù)（寫(xiě)），1-表示接收數(shù)據(jù)（讀）。數(shù)據(jù)傳輸一般由主機(jī)產(chǎn)生的停止位（P）終止。但是如果主機(jī)仍希望在總線上通訊，它可以產(chǎn)生重復(fù)起始條件（Sr），和尋址另一個(gè)從機(jī)，而不是首先產(chǎn)生一個(gè)停止條件。在這種傳輸中，可能有不同的讀寫(xiě)格式結(jié)合。IIC總線主設(shè)備讀寫(xiě)從設(shè)備，一般都是與從設(shè)備的寄存器打交道，這個(gè)可以通過(guò)閱讀從設(shè)備的datasheet獲取?？偩€寫(xiě)時(shí)序如下：masterstart+masteraddr|w+slaveack+masterreg|w+slaveack+masterdata+slaveack+masterrestart。。masterdata+slavenack+masterstop總線讀時(shí)序如下：masterstart+masteraddr|w+slaveack+masterreg|w+slaveack+masterrestart+masteraddr|r+slaveack+slavedata+masternack+masterstop總線讀時(shí)序與寫(xiě)的不同之處在于讀需要2次傳輸才能完成一次讀取，首先要寫(xiě)寄存器地址到從設(shè)備，其實(shí)是寫(xiě)到了從設(shè)備的控制寄存器或者命令寄存器，從設(shè)備內(nèi)部會(huì)根據(jù)這個(gè)地址來(lái)尋址所要操作的寄存器。我在讀我們的bios和內(nèi)核時(shí)發(fā)現(xiàn)，2者在總線讀時(shí)序上的實(shí)現(xiàn)不太一樣，在于第一次寄存器地址寫(xiě)入后，一個(gè)發(fā)的是restart，一個(gè)發(fā)的是stop，然后再start開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)，示波器抓波形發(fā)現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)都正確，說(shuō)明這2種時(shí)序都是正確的。IIC總線的讀寫(xiě)時(shí)序比較固定，設(shè)備通信嚴(yán)格遵循協(xié)議，因此iIC總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)也就相對(duì)簡(jiǎn)單一些。主要應(yīng)用的iIc總線設(shè)備有touchscreenrtc外擴(kuò)io等二SPI總線SPI--SerialPeripheralInterface，串行外圍設(shè)備接口，是Motorola公司推出的一種同步串行通訊方式，是一種三線同步總線，因其硬件功能很強(qiáng)，與SPI有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡(jiǎn)單，使CPU有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。SPI通常有SCK時(shí)鐘，STB片選，DATA數(shù)據(jù)信號(hào)三個(gè)信號(hào)。I2C通常有SDA數(shù)據(jù)和SCL時(shí)鐘兩個(gè)信號(hào)。SPI總線真正實(shí)現(xiàn)了全雙工數(shù)據(jù)傳輸，SPI有3線跟4線兩種，4線的話，就是多了一條叫SDC的線，用來(lái)告知從設(shè)備現(xiàn)在傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)還是指令。這個(gè)接口較快，可以傳輸較連續(xù)的數(shù)據(jù)。SPI要想連接多個(gè)從設(shè)備，就需要給每個(gè)從設(shè)備配備一根片選信號(hào)。如果要可以實(shí)現(xiàn)全雙工，也是需要多加一根數(shù)據(jù)線(MOSIMISO)。也就是說(shuō)SPI總線是通過(guò)片選來(lái)選擇從設(shè)備。spi總線速度要比iic要快，我們開(kāi)發(fā)板最快能達(dá)到30MHZ。spi總線特點(diǎn)：.采用主-從模式(Master-Slave)的控制方式SPI規(guī)定了兩個(gè)SPI設(shè)備之間通信必須由主設(shè)備(Master)來(lái)控制次設(shè)備(Slave).一個(gè)Master設(shè)備可以通過(guò)提供Clock以及對(duì)Slave設(shè)備進(jìn)行片選(SlaveSelect)來(lái)控制多個(gè)Slave設(shè)備，SPI協(xié)議還規(guī)定Slave設(shè)備的Clock由Master設(shè)備通過(guò)SCK管腳提供給Slave設(shè)備，Slave設(shè)備本身不能產(chǎn)生或控制Clock,沒(méi)有Clock則Slave設(shè)備不能正常工作..采用同步方式(Synchronous)傳輸數(shù)據(jù)Master設(shè)備會(huì)根據(jù)將要交換的數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)鐘脈沖(ClockPulse),時(shí)鐘脈沖組成了時(shí)鐘信號(hào)(ClockSignal),時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)時(shí)鐘極性(CPOL)和時(shí)鐘相位(CPHA)控制著兩個(gè)SPI設(shè)備間何時(shí)數(shù)據(jù)交換以及何時(shí)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，來(lái)保證數(shù)據(jù)在兩個(gè)設(shè)備之間是同步傳輸?shù)?.數(shù)據(jù)交換(DataExchanges)SPI設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸之所以又被稱(chēng)為數(shù)據(jù)交換，是因?yàn)镾PI協(xié)議規(guī)定一個(gè)SPI設(shè)備不能在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中僅僅只充當(dāng)一個(gè)"發(fā)送者(Transmitter)"或者”接收者(Receiver)".也就是說(shuō)是全雙工的，在每個(gè)Clock周期內(nèi)，SPI設(shè)備都會(huì)發(fā)送并接收一個(gè)bit大小的數(shù)據(jù),相當(dāng)于該設(shè)備有一個(gè)bit大小的數(shù)據(jù)被交換了.一個(gè)Slave設(shè)備要想能夠接收到Master發(fā)過(guò)來(lái)的控制信號(hào)，必須在此之前能夠被Master設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)(Access).所以，Master設(shè)備必須首先通過(guò)SS/CSpin對(duì)Slave設(shè)備進(jìn)行片選，把想要訪問(wèn)的Slave設(shè)備選上.在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，每次接收到的數(shù)據(jù)必須在下一次數(shù)據(jù)傳輸之前被采樣.如果之前接收到的數(shù)據(jù)沒(méi)有被讀取，那么這些已經(jīng)接收完成的數(shù)據(jù)將有可能會(huì)被丟棄，導(dǎo)致SPI物理模塊最終失效.因此，在程序中一般都會(huì)在SPI傳輸完數(shù)據(jù)后，去讀取SPI設(shè)備里的數(shù)據(jù)，即使這些數(shù)據(jù)(DummyData)在我們的程序里是無(wú)用的.具體spi工作原理可以看博客另外一篇文章SPI和IIC是2種不同的通信協(xié)議，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在IC之間的通信中。并且不少單片機(jī)已經(jīng)整和了SPI和IIC的借口。但像51這種不支持SPI和IIC的單片機(jī)，也可以用模擬時(shí)鐘的工作方式進(jìn)行SPI和IIC的通信的。下面主要總結(jié)一下2種總線的異同點(diǎn)：iic總線不是全雙工，2根線SCLSDA。spi總線實(shí)現(xiàn)全雙工，4根線SCKCSMOSIMISOiic總線是多主機(jī)總線，通過(guò)SDA上的地址信息來(lái)鎖定從設(shè)備。spi總線只有一個(gè)主設(shè)備，主設(shè)備通過(guò)CS片選來(lái)確定從設(shè)備iic總線傳輸速度在100kbps-4Mbps。spi總線傳輸速度更快，可以達(dá)到30MHZ以上。iic總線空閑狀態(tài)下SDASCL都是高電平。spi總線空閑狀態(tài)MOSIMISO也都是SCK是有CPOL決定的iic總線scl高電平時(shí)sda下降沿標(biāo)志傳輸開(kāi)始，上升沿標(biāo)志傳輸結(jié)束。spi總線cs拉低標(biāo)志傳輸開(kāi)始，cs拉高標(biāo)志傳輸結(jié)束iic總線是SCL高電平采樣。spi總線因?yàn)槭侨p工，因此是沿采樣，具體要根據(jù)CPHA決定。一般情況下masterdevice是SCK的上升沿發(fā)送，下降沿采集iic總線和spi總線數(shù)據(jù)傳輸都是MSB在前，LSB在后（串口是LSB在前）iic總線和spi總線時(shí)鐘都是由主設(shè)備產(chǎn)生，并且只在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)出時(shí)鐘iic總線讀寫(xiě)時(shí)序比較固定統(tǒng)一，設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)方便。spi總線不同從設(shè)備讀寫(xiě)時(shí)序差別比較大，因此必須根據(jù)具體的設(shè)備datasheet來(lái)實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)，相對(duì)復(fù)雜一些。3.SMBusSMBus是一種二線制串行總線，1996年第一版規(guī)范開(kāi)始商用。它大部分基于I2C總線規(guī)范。和I2C一樣，SMBus不需增加額外引腳，創(chuàng)建該總線主要是為了增加新的功能特性，但只工作在100kHz且專(zhuān)門(mén)面向智能電池管理應(yīng)用。它工作在主/從模式：主器件提供時(shí)鐘，在其發(fā)起一次傳輸時(shí)提供一個(gè)起始位，在其終止一次傳輸時(shí)提供一個(gè)停止位;從器件擁有一個(gè)唯一的7或10位從器件地址。SMBus與I2C總線之間在時(shí)序特性上存在一些差別。首先，SMBus需