通讯协议
UART
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通用异步收发器，串行、全双工、异步通信总线。
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重点是异步，通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，就能在未共享时钟信号的情况下，仅用两根信号线（Rx 和Tx）就可以完成通信过程，因此也称为异步串行通信。。
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波特率：用于描述UART通信时的通信速度，其单位为bps 即每秒钟传送的bit的数量。
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串口一次发送一个字节的数据，避免收发双方时钟不同步。
- 全双工
- UART通信时一般直接使用处理器使用的电平，即TTL电平;
（5V系统，逻辑1: 2.4V–5V 逻辑0: 0V–0.5V）
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UART存在的问题：
RS232
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RS-232接口符合美国电子工业联盟（EIA）制定的串行数据通信的接口标准;
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全双工
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接口
DB-25、DB-9;现在工业控制的RS-232接口一般只使用RXD、TXD、GND三条线;
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RS232逻辑电平
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逻辑“1”为-3到-15V
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逻辑“0”为+3到+15V
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电平转换（RS232-TTL）
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RS232存在的问题
注：共模干扰是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。
RS485
- 串行通信标准
- 半双工
- RS485采用两线制（双绞线），这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上可以同时存在多个节点；
该标准允许连接多个收发器，即具有多站能力，这样可以利用单一的RS485接口方便地建立起一个设备网络。
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RS485逻辑电平
采用差分信号进行数据传输
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两线间的电压差为+2v到+6v表示逻辑“1”
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两线间的电压差为-2v到-6v表示逻辑“0”
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优点：
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使用差分信号能有效地减少噪声信号的干扰，延长通信距离（1500m）
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RS485接口信号的电平比RS232降低了所以不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便地与TTL电路连接；
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电平转换（TTL-RS485）
IIC总线
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IIC总线是由Philips公司开发的一种半双工、双向二线制、同步串行总线。
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IIC总线有两根双向的信号线，一根数据线SDA用于收发数据，一根时钟线SCL用于通信双方时钟的同步;
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同一时刻可以单主机多从机或单主机单从机，I2C总线上的任意设备都可以当主机（同一时刻只有一个主机），一般主机是MCU，当有多个主机时，会通过总线仲裁的方式选出一个主机，其他退出作从机。
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主要用于近距离、低速的芯片之间的通信。
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通信过程
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寻址方式
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空闲状态，SCL和SDA 处于高电平
- 一帧包含9位，8位数据，先传送高位，后低位；1位应答位，接收器发送低电平应答发送器。
- 时钟线SCL低电平，发送数据，SCL高电平，接受数据。
SPI
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串行外设接口（Serial Peripheral Interface）
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SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，SPI的速率比I2C高，一般可以到几十Mbps。
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采用主从工作方式。
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SPI至少需要四根线，MIS0(主设备输入从设备输出)、MOSI(主设备输出从设备输入)、SCLK(时钟)、CS(片选)
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寻址方式
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通信过程
- 数据传送时，先传送高位，后传送低位;
- 数据线为高电平表示逻辑'1’，低电平表示逻辑'0’;
- 无需应答；
- 同步时钟通信;
- 时钟线在上升沿(下降沿)时发送数据，在紧接着的下降沿(上升沿)时读取数据;
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极性和相位
SPI总线四种不同的工作模式，取决于极性(CPOL)和相位(CPHL)这两个因素。
- CPOL表示SCLK空闲时的状态
- CPOL=0，空闲时SCLK为低电平
- CPOL=1，空闲时SCLK为高电平
- CPHA表示采样时刻
- CPHL=0，每个周期的第一个时钟沿采样
- CPHL=1，每个周期的第二个时钟沿采样
主从设备的工作模式必须保持一致。
- CPOL表示SCLK空闲时的状态
IIC和SPI的异同
◼ 相同点
1.均采用串行、同步的方式
2.均采用TTL电平，传输距离（距离短）和应用场景类似（电路板芯片之间的通信）；
3.均采用主从方式工作
◼ 不同点
1.IIC为半双工，SPI为全双工；
2.IIC有应答机制，SPI无应答机制；
3.IIC通过向总线广播从机地址来寻址，SPI通过向对应从机发送使能信号来寻址；SPI传输速度快于IIC；
4.IIC的时钟极性和时钟相位固定，SPI的时钟极性和时钟相位可调
