I2C和SPI总线以及通信

通讯属性概括

Serial/parallel 串行/并行
Synchronous/asynchronous 同步/异步
Point-to-point / bus 点对点总线
Half-duplex/full-duplex 半双工/全双工
Master-slave/ equal partners 主从/对等
single-ending / differential 单端/差分

点对点和总线

点对点通讯
只有两个通讯点 only two comunication partners
没有地址请求 no addressing required
总线通讯
若干个通信点 several communication partners
地址请求 addressing required

同步（Synchronous）和异步（Asynchronous)

同步
时钟接收者和时钟发送者共享一个时钟。 Clock of receiver is linker to clock of sender
快速通信。Fast communication
异步
约定好通信速率进行通讯。independent clocks for sender and receiver
Receiver knows the transmission speed in advance
Requires packet frame with start/stop bit
Normally an over-samping scheme is required
Communication is slower

Half duplex 半双工和Full duplex 全双工

半双工
只有一个通信通道。需要进行发送和接收的时候占用通道。不用的时候，应当释放信道。你发我听，我发你听。
全双工
双方都可以通信。

对等(Equal partners)和主从（Master-slave）方式

对等
any node may transmit if medium(媒介) is free。
Arbitration(仲裁) is required 需要仲裁
主从
主从设备之间没有对等的权利
只有主设备可以开始通信。Only master can start a communication.
Slave get permission to communicate form master.
e.g. USB鼠标和PC的主从通信。PC作为通信的host，USB作为通信的device。鼠标和PC的通讯时，PC按照一定的频率去读取鼠标的中断方式的通讯信息。

通信信号区分

Single-ended 单端信号
以单线的电平高低判断信号
differential 差分信号
用两根双绞线传递这两个差模（差分）的信号。承载差模信号的数字信号0或者1的判断，是以两根线的信号的差值来判断。

iic简介

IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是两线式串行总线，用于连接MCU和外设。由数据线SDA和时钟线SCL构成串行总线，可发送和接受数据。高速IIC总线速率可达400Kbps以上。
I2C总线在传送数据过程中分三种类型信号

信号	SCL	SDA
开始信号	高	由高变低	开始传送数据
结束信号	高	由低变高	结束传送数据，可不要
应答信号			接收ic向发送ic发出特定的低电平，表示己收到数据

IIC总线时序图

spi简介

SPI（Seial Peripheral interface)串行外围设备接口。SPI(Serial Peripheral Interface) 同步串行通讯方式，适用于短距离通讯。
可用接各种外设和芯片。e.g. ADC/RTC/LCD/ROM/DAC/Sensor。
SPI是一种高速的，全双工、同步的通信总线。
spi是4线同步串行通讯接口。实现SPI的主从设备还要第5根线GND。

SPI的特点

串行接口 Serial Interface
同步 Synchronous
主从配置 Master-slave configuration
数据交换-DMA/PIO Date Exchange
全双工 Full duplex operation（一主）
灵活的时钟极性/相位格式 Flexible clock polarity/phase format
4到16位的可变字节帧
总线竞争保护

spi内部简明图

在这里插入图片描述
从上图看，SPI有4个线通信

引脚	描述
MOSI(Master Out Slave In)	主出从入，主设备发送到从设备的信号
MISO(Master IN slave OUT)	主入从出。从设备发送到主设备的信号
SCK	serial clock,由主设备控制产生的SPI工作时钟，每个SCK周期完成一个bit的传输。SCK信号必须干净，有毛刺会带来严重的干扰
SS/CS	Slave/Chip Select，从设备选择端，当从设备收到该段为低电平时，设备有效；对于主设备，该端平时为高电平，可以用于在有效传输周期内给出低电平选通。

spi工作方式

spi模块要与外设进行数据交互，需要配置串行同步时钟极性和相位在相同的工作模式。
CPOL时钟极性

CPOL	描述
0	串行同步时钟的空闲状态为低电平
1	串行同步时钟的空闲状态为高电平

CPHA时钟相位可选择2种传输协议

CPHA	描述
0	在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样
1	在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样