前言

  在调试通信的这段时间里，自己接触到了很多有关通信的专有名词，SCI，SPI，I2C，UART，CAN，RS232，RS485等等。自己在项目中利用TMS320F280049芯片对SCI，I2C，CAN进行了通讯调试，包括底层配置，应用函数编写及通讯测试，最后都成功的实现了通讯。但是回过头来却发现对一些概念理解的不够透彻。因此又查了很多资料来理解其中的概念，并将网上查到的资料及个人的理解整理了一下，文章作为自己学习过程的记录，如有问题欢迎指出，谢谢！

1. 常见的几种串行通讯及其分类

  在学习dsp的过程中，经常能看到下面几种通信方式SCI，SPI，I2C，那么它们之间有什么关系及区别呢？首先它们都是串行通讯，串行通信又可以分为很多种。
按照同步异步可分为两大类：同步通讯和异步通讯。
  （1）同步通讯：发送器和接收器通常使用同一时钟源来同步，方法是在发送器发送数据的同时包含时钟信号，接收器利用该时钟信号进行接收。I2C和SPI就属于同步通讯。
  （2）异步通讯：收发双方的时钟不是同一个时钟，是由双方各自的时钟实现数据的发送和接收，但要求双方使用同一标称频率（允许有一定偏差），SCI就属于异步通讯。
  按照传输方式可以分为三类：单工、半双工和全双工。
  （1）单工是指设备A只能发送，而设备B只能接收。
  （2）半双工是指设备A 和B都能接收和发送，但是同一时间只能接收或者发送。
  （3）全双工是指在任意时刻，设备A 和设备B都能同时接收或者发送。
  SCI既可以工作在半双工，又可以工作在全双工；SPI一般工作在全双工；I2C工作在半双工。

2. SCI通信

2.1 SCI通讯中的一些基本概念

  SCI：搜索百度百科SCI通讯只给出几行介绍：SCI（Serial Communication Interface)意为“串行通信接口”，是相对于并行通信的，是串行通信技术的一种总称，最早由Motorola公司提出的。它是一种通用异步通信接口UART，与MCS‐51的异步通信功能基本相同。SCI模块用于串行通讯，如RS422、RS485、RS232，在SCI中，通信协议体现在SCI的数据格式上。那么什么是UART？什么是RS232/RS485?
  （1）UART概念：通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。
  （2）RS-232及RS-485是两种常用的串行通信接口标准。

2.2 UART与RS232/RS485的区别

  详细的UART与RS232/RS485的区别可参照以下链接，作者已经介绍的非常详细，在此感谢该作者的辛勤劳动为了防止有些人看不到，将部分内容粘贴出来。
  链接: https://blog.csdn.net/u013178472/article/details/81226780.
  串口通信可以用公交来类比，公交运行可以简单分成两个部分：
  （1）车站：车站决定了车上装什么（人），怎么发送（班次）等。
  （2）公路：当汽车跑在路上，就要遵守公路交通的规则，过桥有过桥的规则，高速有高速的规则，和车站没有关系了。
  回到串口通讯，其实，UART就相当于车站，而RS232/RS485则对应于公路的规则。
  UART，是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），既然是“器”，显然，它就是个设备而已，要完成一个特定的功能的硬件，它本身并不是协议。那么它要完成什么功能呢？它的最基本功能，是串行数据和并行数据之间的转换。我们知道，计算机中的数据以Byte为基本单位，对一个Byte的存取是并行的，即，同时取得/写入8个bit。而串行通信，需要把这个Byte“打碎”，按照时间顺序来收发以实现串行。例如：
  内存中的数据是： 1 1 1 0 0 1 0 1
  串行发送的实际效果是（按时间排序）：
  1
  0
  1
  0
  0
  1
  1
  1
  接收则是上述过程的逆过程。
  这就是UART做的最基本工作，进一步的，它还要控制“发车的班次”，比如确认一个Byte的这8个bit是什么时候开始的，又是什么时候结束的，两个班次之间至少要隔多长时间的缓冲，等等。这一部分，也具有协议的特征，但是相对于道路上的协议，更具有一般性，或曰，是与车在什么道路上开，相对独立的。
  那么道路上的规定是什么样的呢？
  RS232/RS485，是两种不同的电气协议，也就是说，是对电气特性以及物理特性的规定，作用于数据的传输通路上，它并不内含对数据的处理方式。比如，最显著的特征是：RS232使用3－15v有效电平，而UART，因为对电气特性并没有规定，所以直接使用CPU使用的电平，就是所谓的TTL电平（可能在0~3.3V之间）。更具体的，电气的特性也决定了线路的连接方式，比如RS232，规定用电平表示数据，因此线路就是单线路的，用两根线才能达到全双工的目的；而RS485， 使用差分电平表示数据，因此，必须用两根线才能达到传输数据的基本要求，要实现全双工，必需用4根线。但是，无论使用RS232还是RS485，它们与UART是相对独立的，但是由于电气特性的差别，必须要有专用的器件和UART接驳，才能完成数据在线路和UART之间的正常流动。
  RS232甚至规定了接口的具体样式，图为DB9接口
  总结：从某种意义上，可以说，线路上存在的仅仅是电流，RS232/RS485规定了这些电流在什么样的线路上流动和流动的样式；在UART那里，电流才被解释和组装成数据，并变成CPU可直接读写的形式。

2.3 SCI的数据格式

  SCI数据格式具体包括：
  （1）1位起始位
  （2）1-8位数据位
  （3）1个奇偶校验位
  （4）1位或2位停止位
  （5）区分数据和地址的附加位（仅在地址为模式存在）

2.4 SCI通信的优缺点

  其优缺点可以参考我的上一篇文章，因为SCI的优缺点也就是RS-232，RS485，RS-422的优缺点：
链接: https://blog.csdn.net/freedom_qqcom/article/details/116793440.

3. SPI通讯介绍

3.1 SPI的基本概念

  SPI是一种高速、高效率的串行接口技术。通常由一个主模块和一个或多个从模块组成，主模块选择一个从模块进行同步通信，从而完成数据的交换。
  SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
  （1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；
  （2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；
  （3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；
  （4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。
  连接方式如图所示：

  SPI 是一个环形总线结构，其时序其实比较简单，主要是在时钟脉冲SCK 的控制下，两个双向移位寄存器SPIDAT 进行数据交换。假设主机MI 和从机Sl 进行通信，主机的8位寄存器SPIDAT1内的数据是10101010 ，而从机的8 位寄存器SPIDAT2内的数据是01010101 ，在时钟脉冲上升沿时发送数据，在下降沿时接收数据，最高位的数据先发送，主机和从机之间进行全双工通信，也就是说两个SPI 接口同时发送和接收数据，如图所示。

3.2 SPI的优缺点

  SPI接口具有如下优点：
  （1）支持全双工操作；
  （2） 操作简单；
  （3）数据传输速率较高。
  缺点：
  （1）占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）；
  （2）只支持单个主机，即一主多从。

4. I2C通讯介绍

4.1 I2C通讯的基本概念

  I2C总线是由飞利浦公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息，即SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线），它们都是双向I/O线，接口电路为开漏输出，需通过上拉电阻接电源VCC，当总线空闲时，两根线都是高电平。其连接图如图所示，时钟可以由任意设备产生，但通常由MCU产生。

4.2 I2C详细解读

  很多资料已经对I2C通讯做了详细介绍，为了节省时间，就不做过多介绍了，大家可以参考以下文章，文章的作者都做了很多工作，在此提出感谢：
  链接: https://www.sohu.com/a/218079322_463982

  链接: http://www.elecfans.com/d/1291913.html
  个人认为I2C理论不难理解，重要的是实际调试，对于嵌入式开发的人可以参考《手把手教你学DSP——基于TMS320F28335》关于I2C原理的介绍及官网手册关于寄存器配置的介绍，官网数据手册链接如下，本人用的是280049，因此推荐链接是这个，若你所使用的芯片型号与此不同（不管是DSP还是ARM）请自行查找官网数据手册。
  链接: TI的TMS320F28004x数据手册

最后

以上就是炙热丝袜为你收集整理的学习笔记3 串行通讯详解（SCI、SPI、I2C）前言1. 常见的几种串行通讯及其分类2. SCI通信3. SPI通讯介绍4. I2C通讯介绍的全部内容，希望文章能够帮你解决学习笔记3 串行通讯详解（SCI、SPI、I2C）前言1. 常见的几种串行通讯及其分类2. SCI通信3. SPI通讯介绍4. I2C通讯介绍所遇到的程序开发问题。

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