首先先了解通信的三种基本类型：
单工通信：只允许一方向另一方传送信息，而另一方不能回传信息。
半双工通信：数据可以在双方之间相互传播，但是同一时刻只能其中一方发给另外一方。
全双工通信：发送数据的同时也能接收数据，两者同步进行，互不干扰。
UART、I2C和SPI是单片机系统中最常用的三种串行通信协议，实际应用中一般采用中断方式发送和接收，避免程序堵塞
一、UART
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发器）串行通信是单片机最常用的一种通信技术，通常用于单片机和计算机之间以及单片机和单片机之间的通信。
UART有发送和接收 2条 数据线，互不干扰，属于全双工通信方式，不同的MCU驱动方式也不相同，实际应用中一般会自定义收发数据格式，增加校验方法，避免数据出错，比如校验和和CRC校验。双方通信时需要设置相同波特率 ，调试碰到问题时首先检查两边实际波特率是否相同。
常见连接方式如下：
通信数据格式如下图
起始位：发送一位逻辑电平0开始传输数据
空闲位：当为高电平时，无数据传输
数据位：先发低位再发高位，传输8位数据
校验位：奇偶校验，1的位数为偶数（偶校验），1的位数为奇数（奇校验）
停止位：发送逻辑电平1停止数据传输
二、SPI
SPI（Serial Peripheral Interface串行外围设备接口）：是一种高速的、全双工、同步通信总线。（如MCU与EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器之间的通信）
SPI主从模式有一点需要注意，SPI从机是没有时钟的，从机发送数据时，需要主机发送数据提供时钟信号。
SPI有4根线：
SSEL（SCS）：片选，从设备片选使能信号（一主机多从机情况）；
SCLK（SCK）：时钟，由主机产生，类似I2C的SCL；
MOSI（Master Output/Slave Input）：主机输出从机输入，主机给从机发送指令或者数据的通道；
MISO（Master Input/Slave Output）：主机输入从机输出，主机读取从机的状态或者数据的通道。
4种SPI模式：
CPOL（Clock Polarity）：时钟的极性。
CPOL = 1: SCK空闲状态为高电平；
CPOL = 0: SCK空闲状态为低电平；
CPHA（Clock Phase）：时钟的相位。
CPHA = 1: 数据的输出是在一个时钟周期的第一个沿；（采样自然在第二个沿）
CPHA = 0: 数据的采样是在一个时钟周期的第一个沿；（输出自然在第二个沿）
当MCU作为SPI主机时通信格式如下图：
作为SPI从机时：
三、I2C
I2C（Inter-Integrated circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，多用于连接微处理器及其外围设备（特别是外部存储器件）。I2C总线的主要特点是接口方式简单，两条线可以挂多个参与通信的器件，即多机模式，而且任何一个器件都可以作为主机，当然同一时刻只能有一个主机。UART通信多用于板间通信，比如单片机和计算机，这个设备和另外一个设备之间的通信。而I2C多用于板内通信，比如单片机和E2PROM。
在硬件上，I2C总线是由时钟总线SCL和数据总线SDA两条线构成，连接到总线上的所有器件的SCL都连到一起，所有SDA都连到一起。
I2C通信的起始信号后，首先要发送一个从机的地址，这个地址一共有7位，紧跟着的第8位是数据方向位（R/W），“0”表示接下来要发送数据（写），“1”表示接下来是请求数据（读）。需要注意的是，起始信号与停止信号都是由主机产生的。
1.起始信号：I2C通信的起始信号的定义是SCL为高电平期间，SDA由高电平向低电平变化产生一个下降沿，表示起始信号。
2.数据传输：I2C通信是高位在前，低位在后。I2C通信没有固定波特率，但要求当SCL在低电平的时候，SDA允许变化，也就是说，发送方必须先保持SCL是低电平，才可以改变数据线SDA，输出要发送的当前数据的一位；而当SCL在高电平的时候，SDA绝对不可以变化，因为这个时候，接收方要来读取当前SDA的电平信号是0还是1，因此要保证SDA稳定。
3.停止信号：I2C通信停止信号是SCL为高电平期间，SDA由低电平向高电平变化产生一个上升沿，表示结束信号。
通信数据格式如下图：
1.主机发送：
2.主机接收：
3.从机发送：
4.从机接收：
如有问题，感谢指正！
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