[嵌入式]stm32之协议篇（IIC、SPI）

目录

同步与异步：

发送模式：

IIC时序：

SPI工作原理：

SPI通信过程：

IIC和SPI的异同：

同步与异步：

同步是指：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。
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异步是指：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。

USART：通用同步和异步收发器
UART：通用异步收发器

当进行异步通信时,这两者是没有区别的。区别在于USART比UART多了同步通信功能（或者说多了一根时钟线）

发送模式：

UART：先发低位后发高位
IIC：先发高位后发低位
SPI：先发高位后发低位

IIC时序：

IIC时序：
开始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平。

停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

应答信号：每当主机向从机发送完一个字节的数据，主机总是需要等待从机给出一个应答信号，以确认从机是否成功接收到了数据，从机应答主机所需要的时钟仍是主机提供的，应答出现在每一次主机完成8个数据位传输后紧跟着的时钟周期，低电平0表示应答，1表示非应答：

产生ACK应答：SCL在SDA一直为低电平期间完成低高电平转换

不产生应答：SCL在SDA一直为高电平期间完成低高电平转换

硬件IIC与软件IIC的区别：
1. 硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。

2. 硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA

3. 模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

IIC的配置模式开漏与推挽的优缺点：

主机如果使用了推挽，当主机释放SDA时（令SDA=1时），相当于SDA被接通到VCC，这时从机无法控制SDA为0；

主机如果使用了开漏，当主机释放SDA时（令SDA=1时），相当于SDA被悬空上拉到VCC，这时从机可以拉低SDA，使SDA=0，也可以释放SDA使SDA=1，这样从机才能发数据。

开漏输出：IIC就是利用引脚高阻态的特性，IIC总线上挂载多个从机，当从机不工作时输出高阻态，总线默认是高电平

SPI工作原理：

1、硬件为四根线
2、主机和从机都有一个人串行移位寄存器，主机通过SPI的串行移位寄存器写入一个字节发送一次传输
3、串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节发送给从机，从机将自己的串行移位寄存器的内容通过MISO返回给主机，这样两个串行移位寄存器的内容被交换
4、外设的读写操作同步完成，只进行写操作，则忽略读操作；主机只进行从机的读操作，则主机须发送一个空字节给从机引发传输

SPI通信过程：

一个字节传送完成后无需应答即可开始下一个字节的传送；SPI总线采用同步方式工作，时钟线在上升沿或下降沿时发送器向数据线上发送数据，在紧接着的下降沿或上升沿时接收器从数据线上读取数据，（一个周期两个沿，第一个沿发送数据，第二个沿接收数据）完成一位数据传送，八个时钟周期即可完成一个字节数据的传送

CPHA = 0：表示从第一个跳变沿开始采样；

CPHA = 1：表示从第二个跳变沿开始采样。

跳变沿究竟是上升沿还是下降沿，这取决于 CPOL。

记住， CPHA 只决定是哪个跳变沿采样。

例如：
CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

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，传输距离和应用场景类似（不适合长距离通信）
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寻址
4、IIC的时钟极性和时钟相位固定（空闲时SDA,SCL为高电平），SPI时钟极性和时钟相位可调