三种通信模式SPI

三种通信模式SPI、UART、I2C它们的工作原理是怎样的？

标签: UART SPI 通信 原理 模式 2010-03-29 10:56

SPI接口的全称是\"Serial Peripheral Interface\意为串行外围接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM, FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。

SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：

（1）MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入

（2）MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出

（3）SCLK – 时钟信号,由主器件产生

（4）/SS – 从器件使能信号,由主器件控制

1.在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,显得简单高效。

2.在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复

杂一些。

SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。如下图所示,在SCLK的下降沿上数据改变,同时一位数据被存入移位寄存器。

SPI接口内部硬件图示：

最后,SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。

I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。

由于接口直接在组件（组件是对数据和方法的简单封装）之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

UART：

单端，远距离传输。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据

的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。

具体的适用范围就可多了，军用，医疗...到处能用