藍牙串口通訊總線(xiàn)——I2C/SPI/UART

嵌入式工程師在做串口通信調試工作的時(shí)候，會(huì )經(jīng)常用到I2C、SPI、UART這3條總線(xiàn)，I2C、SPI、UART這三種通信總線(xiàn)在嵌入式領(lǐng)域很常見(jiàn)，目前主流的SOC芯片都內置了這三種總線(xiàn)的控制器，各種Sensor、Touch、藍牙模塊、WIFI模塊等也都兼容這三種通信協(xié)議的1種以上。那么這三條通信總線(xiàn)有什么區別呢？工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商為您一一細說(shuō)——

　　I2C：半雙工、同步、串行傳輸，物理上只有兩根線(xiàn)（SDA/SCL）；傳輸數據必須8位8位的傳輸。

　　I2C串口通信傳輸步驟

　　1.在SCL線(xiàn)為高電平時(shí)，主機通過(guò)將SDA線(xiàn)從高電平切換到低電平來(lái)啟動(dòng)總線(xiàn)通信；

　　2.主機向總線(xiàn)發(fā)送要與之通信的從機的7位或10位地址，以及讀/寫(xiě)位；

　　3.每個(gè)從機將主機發(fā)送的地址與其自己的地址進(jìn)行比較。如果地址匹配，則從機通過(guò)將SDA線(xiàn)拉低一位返回一個(gè)ACK位。如果主機的地址與從機的地址不匹配，則從機將SDA線(xiàn)拉高。

　　4.主機發(fā)送或接收數據幀；

　　5.傳輸完每個(gè)數據幀后，接收設備將另一個(gè)ACK位返回給發(fā)送方，以確認已成功接收到該幀；

　　6.隨后主機將SCL切換為高電平，然后再將SDA切換為高電平，從而向從機發(fā)送停止條件。

　　SPI：全雙工、同步、串行傳輸，收發(fā)獨立，傳輸速率高，但是沒(méi)有指定的流控制，沒(méi)有應答機制確認是否接收到數據。物理上4根線(xiàn)（CLK/SDI/SDO/CS），因為是全雙工，并且不需要尋址，所以速度要比I2C快，但是占用的物理線(xiàn)的數量要比I2C多；通信時(shí)可以一位一位的傳輸數據。

　　SPI串口通信傳輸步驟：

　　1.主機輸出時(shí)鐘信號；

　　2.主機拉低SS/CS引腳，激活從機；

　　3.主機通過(guò)MOSI將數據發(fā)送給從機；

　　4.如果需要相應，則從機通過(guò)MISO將數據返回給從機。

　　UART：全雙工、異步、串行傳輸，收發(fā)獨立，UART總線(xiàn)并沒(méi)有時(shí)鐘線(xiàn)，所以需要提前約定對應的波特率，傳輸速度較慢，物理上4根線(xiàn)（VCC/TX/RX/GND），雖然速度慢，但是可用于不同主機間的通信，通常用于debug調試非常方便；傳輸時(shí)數據位可以5、6、7、8位。

　　UART串口通信傳輸步驟：

　　1.發(fā)送UART從數據總線(xiàn)并行接收數據；

　　2.發(fā)送UART將起始位、奇偶校驗位和停止位添加到數據幀；

　　3.整個(gè)數據包從發(fā)送UART串行發(fā)送到接收UART。接收UART以預先配置的波特率對數據線(xiàn)進(jìn)行采樣；

　　4.接收UART丟棄數據幀中的起始位、奇偶校驗位和停止位；

　　5.接收UART將串行數據轉換回并行數據，并將其傳輸到接收端的數據總線(xiàn)。

　　單工、半雙工、全雙工

　　單工：數據只能在一個(gè)方向上傳輸。

　　半雙工：數據可以在兩個(gè)方向上進(jìn)行傳輸，但是同一時(shí)刻，只允許數據在一個(gè)方向上傳輸，相當于單工通信的分時(shí)復用。

　　全雙工：數據可以同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，相當于兩個(gè)單工通信的結合。

　　同步通信和異步通信

　　同步是阻塞模式，異步是非阻塞模式。

　　同步通信要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時(shí)鐘信號（一般共用一個(gè)時(shí)鐘），同步通信效率高。

　　異步通信的收發(fā)雙方?jīng)]有同步時(shí)鐘，比如UART，收發(fā)雙方僅僅是約定，你按照什么樣的速率發(fā)，而我也按照這樣的速率去接收，這樣如果速度越快，那么信號寬度越窄，誤差就越大，所以異步通信效率較低。

　　綜上所述，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商要說(shuō)的是I2C、SPI、UART這三條總線(xiàn)在通信速度上，SPI最快，UART最慢；通信距離上，I2C和SPI通常用于片上通信，而UART通常用于設備間通信，比如PC機和我們要調試的產(chǎn)品設備。