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添加时间:2019年05月16日 作者:SPI串口模块 来源:SPI串口模块
SPI串口模块-SPI、UART、I2C三种串行总线简介-串口模块
1、SPI
SPI是一种高速、全双工、同步、串行通信总线，3~4线接口，以主从模式工作，收发独立，可以实现多个SPI设备互相连接。
SPI串口模块-SPI、UART、I2C三种串行总线简介-串口模块
提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。
SPI总线由三条信号线组成，分别是SCLK（串行时钟）、SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）。
SPI串口模块-SPI、UART、I2C三种串行总线简介-串口模块
当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线，CS是控制芯片是否被选中的，这样就可以实现在同一总线上多个SPI设备互相连接。
如果用GPIO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。
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SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出；
SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入；
SCLK – 时钟信号，由主设备产生；
CS – 从设备使能信号，由主设备控制。
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SPI 是一种允许一个主设备启动一个与从设备同步通讯的协议，从而完成数据的交换。
SPI是串行协议，也就是说数据是一位一位传输的，这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI、SDO则基于此脉冲完成数据传输。
数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。
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完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。
这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCLK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。
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SPI还是一个数据交换协议：
因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
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。
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。
SPI串口模块-SPI、UART、I2C三种串行总线简介-串口模块
在多个从设备的系统中，每个从设备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。
2、UART
UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器）
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SPI、UART、I2C三种串行总线简介
UART总线是两线、全双工、异步串口，速度慢。比SPI、I2C这两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器（产生的波特率等于传输波特率的16倍）、UART接收器、UART发送器组成，硬件上有两根线，一根用于发送，一根用于接收。
数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快，在多机通信上面用的最多。如果用GPIO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。
SPI串口模块-SPI、UART、I2C三种串行总线简介-串口模块
UART是用于控制计算机与串行设备的芯片，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。
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。
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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。
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作为接口的一部分，UART还提供以下功能：
将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流；
将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用；
在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验；
在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记；
处理由键盘或鼠标发出的中断信号；
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可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题；
有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据。
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