常用的硬件接口及通信协议详解.pdf

【串口】 串口，即串行接口，分为同步传输（USRT）和异步传输（UART）。在同步通信中，数据传输依赖于共享的时钟信号，发送端和接收端都按照同一时钟进行操作。而在异步通信中，每个设备都有自己的时钟，它们之间的通信依赖于速度约定，即波特率。例如，RS232是常见的串行接口标准，用于异步通信。异步串口通信协议中，数据传输以起始位开始，接着是数据位，通常使用ASCII码，之后是奇偶校验位（用于错误检测），然后是停止位，最后是空闲位，表示无数据传输的状态。波特率定义了每秒传输的二进制位数，它是衡量数据传输速率的指标。 【嵌入式处理器中的串口使用】 嵌入式处理器通常集成串口，只需要配置相关寄存器即可使用。发送数据时，数据会被放入FIFO，再由FIFO传输到移位寄存器，逐位通过时钟脉冲发送出去。接收端则会在数据到达移位寄存器后将其放入FIFO，当FIFO中的数据达到预设阈值时，会触发中断，由中断服务函数处理并将数据写入接收缓冲区。 【SPI】 SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速、全双工、同步的串行通信总线，通常由SS（Slave Select）、SCK（Clock）、SDI（Serial Data Input）和SDO（Serial Data Output）四条线构成。SPI采用主从架构，由主设备控制时钟，数据在时钟的上升沿发送、下降沿接收，遵循MSB（Most Significant Bit）优先原则。SPI支持多个从设备，但只能有一个主设备。SPI接口的内部结构包括两个移位寄存器，数据在SCLK的控制下进行位传输。 【I2C】 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线由SDA（Serial Data Line）和SCL（Serial Clock Line）组成，支持双向通信，最高传输速率可达100kbps。I2C协议允许设备之间通过唯一的地址进行通信，主控设备通过START信号开始通信，STOP信号结束。在I2C总线上，每个设备都可以既是主控也是从设备，根据需要切换角色。数据传输包括地址码（用于选中目标设备）和控制量（用于定义具体操作）。 串口、SPI和I2C是三种常见的硬件接口，它们各有特点，广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中，实现设备间的通信和数据交换。