內(nèi)部通信接口介紹

一

通信概念

1、通信接口

內(nèi)部通信接口：主要用于板級(jí)信號(hào)傳輸，通常應(yīng)用于設(shè)備內(nèi)部，特點(diǎn)是速度快，距離短，常用的有UART，IIC，SPI等接口。

外部通信接口：主要用于設(shè)備級(jí)信號(hào)傳輸，通常應(yīng)用于設(shè)備之間，特點(diǎn)是速度慢，距離遠(yuǎn)(差分傳輸)，常用的有RS-232，RS-485，CAN等接口。

2、通信方式

① 單工

信號(hào)只能單方向傳輸

②半雙工/準(zhǔn)雙工

信號(hào)可以雙方向傳輸，但同一時(shí)刻只能一個(gè)方向傳輸，比如IIC，RS-485，CAN

③全雙工

信號(hào)可以同時(shí)雙方向傳輸，比如UART，SPI，RS-232

3、同步傳輸與異步傳輸

① 同步傳輸

具有同步時(shí)鐘，比如IIC，SPI

② 異步傳輸

沒有同步時(shí)鐘，通信雙方按約定速率傳輸，比如UART

4、通信網(wǎng)絡(luò)

① 一對(duì)一傳輸，不能構(gòu)成總線網(wǎng)絡(luò)，比如UART，RS-232

②一對(duì)多傳輸，可以溝通總線網(wǎng)絡(luò)，通過地址或片選識(shí)別，比如IIC，SPI，RS-485，CAN

二

UART

1、定義

UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。

在單片機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，UART主要用于設(shè)備與設(shè)備之間的通訊，設(shè)備與傳感器之間的通信。例如通過RS-485接口，構(gòu)成工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)總線。

2、協(xié)議

UART作為異步串口通信協(xié)議的一種，工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位地傳輸。

其中各位的意義如下:

起始位: 先發(fā)出一個(gè)邏輯"0"的信號(hào)，表示傳輸字符的開始。

數(shù)據(jù)位: 緊接著起始位之后。數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符，從最低位開始傳送。

奇偶校驗(yàn)位: 數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得"1"的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來校驗(yàn)資料傳送的正確性。

停止位: 它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。

空閑位: 處于邏輯"1"狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有資料傳送。

波特率: 衡量數(shù)據(jù)傳送速率的指標(biāo)。表示每秒鐘傳送的比特位。

3、產(chǎn)品應(yīng)用

<應(yīng)用于WIFI模塊>

<應(yīng)用于GPRS模塊>

三

IIC

1、IIC概念

2、I2C協(xié)議特點(diǎn)：

1、串行協(xié)議，多主機(jī)模式；

2、起始信號(hào)，SCL為高電平時(shí)，SDA下降沿，主機(jī)發(fā)出；

3、停止信號(hào)，SCL為高電平時(shí)，SDA上升沿，主機(jī)發(fā)出；

4、數(shù)據(jù)與地址按8位/字節(jié)傳輸，高位在前；

5、傳輸過程中，SCL為低電平時(shí)，SDA更改狀態(tài)，SCL為高電平時(shí)，SDA狀態(tài)需穩(wěn)定；

6、每傳輸一個(gè)字節(jié)，接收器必須回應(yīng)1個(gè)應(yīng)答位(ACK)給發(fā)送器。

3、AT24Cxx傳輸圖片：

4、產(chǎn)品應(yīng)用

四

SPI

1、SPI概念

SPI是串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface)的縮寫，由Motorola提出，是一種高速的、全雙工、同步的通信總線。

Note：常使用的內(nèi)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： 時(shí)鐘信號(hào)，由Master產(chǎn)生，用于同步；

MOSI：主機(jī)數(shù)據(jù)輸出，從機(jī)數(shù)據(jù)輸入；

MISO：主機(jī)數(shù)據(jù)輸入，從機(jī)數(shù)據(jù)輸出；

SS : Slave設(shè)備選擇線，低電平有效。

起始信號(hào)：SS由高變低，為SPI通訊的起始信號(hào)

結(jié)束信號(hào)：SS由低變高，為SPI通訊的結(jié)束信號(hào)。

說明：SPI總線為主從模式，起始信號(hào)由主機(jī)發(fā)出，通過SS選擇與之通信的從機(jī)，結(jié)束信號(hào)也由主機(jī)發(fā)出，結(jié)束本次通信。

3、通訊模式

SPI共有4種通訊模式，由CPOL與CPHA控制。

CPOL-> 0：SCLK空閑時(shí)低電平 1：SCLK空閑時(shí)高電平

CPHA-> 0: 奇數(shù)邊沿采集數(shù)據(jù) 1：偶數(shù)邊沿采集數(shù)據(jù)

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：確保通訊正常，主機(jī)與從機(jī)的通訊模式需要匹配。

如果不一致，導(dǎo)致的后果如下：

比如主機(jī)工作在模式0(上升沿采集數(shù)據(jù)，下降沿發(fā)送數(shù)據(jù))，從機(jī)工作在模式1(下降沿采集數(shù)據(jù)，上升沿發(fā)送)。下降沿時(shí)，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)立馬采集數(shù)據(jù)，此時(shí)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，通訊失??； 上升沿時(shí)，從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)立馬采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)也不穩(wěn)定，通訊也失敗。

正常通訊應(yīng)該如下：

模式0或3：主機(jī)下降沿發(fā)數(shù)據(jù)，從機(jī)上升沿采集數(shù)據(jù)

模式0或3：從機(jī)下降沿發(fā)數(shù)據(jù)，主機(jī)上升沿采集數(shù)據(jù)

模式1或2：主機(jī)上升沿發(fā)數(shù)據(jù)，從機(jī)下降沿采集數(shù)據(jù)

模式1或2：從機(jī)上升沿發(fā)數(shù)據(jù)，主機(jī)下降沿采集數(shù)據(jù)

4、通信時(shí)序 - 以W25QXX為例

5、產(chǎn)品應(yīng)用