单片机系统中常用的三种通信协议及工作模式解析
UART、 I2C 和 SPI 是单片机系统中最常用的三种通信协议。1、初步介绍
SPI 是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的 SPI 也仅仅使用 4 个引脚，常用于单片机和 EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。 SPI 通信原理比 I2C要简单，它主要是主从方式通信，这种模式通常只有一个主机和一个或者多个从机，标准的 SPI 是 4 根线，分别是 SSEL（ 片选，也写作 SCS）、 SCLK（ 时钟，也写作 SCK）、 MOSI（ 主机输出从机输入Master Output/Slave Input） 和 MISO（ 主机输入从机输出 Master Input/Slave Output）。
SSEL：从设备片选使能信号。如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信。
SCLK：时钟信号，由主机产生，和 I2C通信的 SCL 有点类似。
MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。
MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。 2、工作模式
SPI 通信的主机也是我们的单片机，在读写数据时序的过程中，有四种模式;
CPOL:Clock Polarity，就是时钟的极性。通信的整个过程分为空闲时刻和通信时刻， 如果 SCLK 在数据发送之前和之后的空闲状态是高电平， 那么就是CPOL=1，如果空闲状态SCLK 是低电平，那么就是 CPOL=0。
CPHA： Clock Phase，就是时钟的相位。
#include
typedef unsigned char uchar;
sbit DS1302_CE = P1 ^ 7;
sbit DS1302_CK = P3 ^ 5;
sbit DS1302_IO = P3 ^ 4;
struct sTime //日期时间结构体定义
{
unsigned int year; //年
unsigned char mon; //月
unsigned char day; //日
unsigned char hour; //时
unsigned char min; //分
unsigned char sec; //秒
unsigned char week; //星期
};
/* 发送一个字节到DS1302通信总线上*/
void DS1302ByteWrite（uchar dat）
{
uchar mask;
for （mask = 0x01; mask ！= 0; mask 《《= 1） //低位在前，逐位移出
{
if （（mask & dat） ！= 0） //首先输出该位数据
{
DS1302_IO = 1;
}
else
{
DS1302_IO = 0;
}
DS1302_CK = 1; //然后拉高时钟
DS1302_CK = 0; //再拉低时钟，完成一个位的操作
}
DS1302_IO = 1; //最后确保释放IO引脚
}
/* 由DS1302通信总线上读取一个字节*/
uchar DS1302ByteRead（）
{
uchar mask;
uchar dat = 0;
for （mask = 0x01; mask ！= 0; mask 《《= 1） //低位在前，逐位读取
{
if （DS1302_IO ！= 0） //首先读取此时的IO引脚，并设置dat中的对应位
{
dat |= mask;
}
DS1302_CK = 1; //然后拉高时钟
DS1302_CK = 0; //再拉低时钟，完成一个位的操作
}
return dat; //最后返回读到的字节数据
} /* 用单次写操作向某一寄存器写入一个字节，reg-寄存器地址，dat-待写入字节*/
void DS1302SingleWrite（uchar reg， uchar dat）
{
DS1302_CE = 1; //使能片选信号
DS1302ByteWrite（（reg 《《 1） | 0x80）; //发送写寄存器指令
DS1302ByteWrite（dat）; //写入字节数据
DS1302_CE = 0; //除能片选信号
}
/* 用单次读操作从某一寄存器读取一个字节，reg-寄存器地址，返回值-读到的字节*/
uchar DS1302SingleRead（uchar reg）
{
uchar dat;
DS1302_CE = 1; //使能片选信号
DS1302ByteWrite（（reg 《《 1） | 0x81）; //发送读寄存器指令
dat = DS1302ByteRead（）; //读取字节数据
DS1302_CE = 0; //除能片选信号
return dat;
}
/* 用突发模式连续写入8个寄存器数据，dat-待写入数据指针*/
void DS1302BurstWrite（uchar *dat）
{
uchar i;
DS1302_CE = 1;
DS1302ByteWrite（0xBE）; //发送突发写寄存器指令
for （i = 0; i 《 8; i++） //连续写入8字节数据
{
DS1302ByteWrite（dat［i］）;
}
DS1302_CE = 0;
}
/* 用突发模式连续读取8个寄存器的数据，dat-读取数据的接收指针*/
void DS1302BurstRead（uchar *dat）
{
uchar i;
DS1302_CE = 1;
DS1302ByteWrite（0xBF）; //发送突发读寄存器指令
for （i = 0; i 《 8; i++） //连续读取8个字节
{
dat［i］ = DS1302ByteRead（）;
}
DS1302_CE = 0;
}
/* 获取实时时间，即读取DS1302当前时间并转换为时间结构体格式*/
void GetRealTIme（struct sTIme *TIme）
{
uchar buf［8］;
DS1302BurstRead（buf）;
TIme-》year = buf［6］ + 0x2000;
time-》mon = buf［4］;
time-》day = buf［3］;
time-》hour = buf［2］;
time-》min = buf［1］;
time-》sec = buf［0］;
time-》week = buf［5］;
}
/* 设定实时时间，时间结构体格式的设定时间转换为数组并写入DS1302*/
void SetRealTime（struct sTime *time）
{
uchar buf［8］;
buf［7］ = 0;
buf［6］ = time-》year;
buf［5］ = time-》week;
buf［4］ = time-》mon;
buf［3］ = time-》day;
buf［2］ = time-》hour;
buf［1］ = time-》min;
buf［0］ = time-》sec;
DS1302BurstWrite（buf）;
}
/* DS1302初始化，如发生掉电则重新设置初始时间*/
void InitDS1302（）
{
uchar dat;
struct sTime code InitTime［］ = //2016年5月18日9:00:00 星期二
{
0x2016， 0x05， 0x18， 0x09， 0x00， 0x00， 0x02
};
DS1302_CE = 0; //初始化DS1302通信引脚
DS1302_CK = 0;
dat = DS1302SingleRead（0）; //读取秒寄存器
if （（dat & 0x80） ！= 0） //由秒寄存器最高位CH的值判断DS1302是否已停止
{
DS1302SingleWrite（7， 0x00）; //撤销写保护以允许写入数据
SetRealTime（&InitTime）; //设置DS1302为默认的初始时间
}
} 异步通讯：不带时钟同步信号，不是使用同一个时钟源。如UART、单总
同步通讯：带时钟同步信号传输，通讯收发双方是受同一个时钟源控制。如IIC、SPI 楼主讲解的比较全面其实还有IIC等常用的串行数据传输 讲解的全面详细 uart（串口）有两根线实现全双工、异步、串行通信，每次传输的数据最多为8位（5-8），还有1位起始位，停止位，校验位可有可无，偶校验：1的个数是偶数将这位置1 UART、 I2C 和 SPI 是单片机系统中最常用的三种通信协议。 rs232、rs485都是一种电气协议而已，是依附于uart硬件使用的，时序跟uart一样，都是一种标准 i2c是同步、串行、半双工、近距离（板级之间）、多机通信（uart是仅有两个） i2c通信时，总的分出来就4种信号：总用总线时的起始信号、发送一字节数据的数据发送信号、接收器的应答信号、释放总线的停止信号 spi是全双工、同步、比uart、i2c快速，用来mcu与各种外设通信 spi主机是固定的，不会像i2c变来变去，spi与i2c一样先发高位，后发地位，与uart不一样，同时spi无虚应答信号，无起始信号，无停止信号，直接就是数据，与i2c不一样，这样容易导致接收器没接收到，然而发送器一直发 iic比较省io口
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