[经验]

ARM常用的通讯接口UART、I2C、SPI

小伍

2020-8-23 08:22:40

2554 SPI I2C

设备间的通信大体上可以分为以下两种：
1、串行通信；
2、并行通信；

其中，串行通信又可分为以下几种：
1、UART；
它的通信需要两个导线，是双全工通信模式。

2、I2C；

它的通信也压根两根导线，但它属于半双工通信模式。

3、SPI；

它的通信需要三个导线，属于全双工通信模式。

串口通信协议：

串口通信协议在嵌入式开发中是很常用的通信协议，它的通信协议结构如下图所示：

因为通信数据的发生是随机的，在不收发数据时串行通信线都是处于空闲状态的，空闲状态通常以高电平表示。当需要发送数据时，串行通信线必须要有一个“动作”以让通信接收方知会我们要开始发送数据了，这样，数据接收方才会作好准备来接收数据。这个开始发送数据前的“动作”就被称为“开始位”。通常以将电平拉低一段时间来表示通信开始标志。

串口通信的缺点就是通信速率较低，且容易出错。

I2C通信协议：

I2C通信是UART通信的改进版。它虽然也采用两个通信导线，但其中有一根线是专门用于传递“时钟信号”的。所谓时钟信号就是一个标准的高低电平交替变化的方波。通信双方都以这个时钟信号作为标准来读写数据。例如，I2C就规定，发送方只有在时钟信号处于低电平状态时才会发送数据，而接收方只有在时钟信号的上升沿阶段才会去读取数据。这种严格的读写分离模式可以保证通信的准确率。同时，也由于I2C通信仅有一根数据线，这也就限死了I2C只能作为半双工通信模式来使用。

SPI通信协议：
前面的 UART 与 I2C 通信协议都有它们各自的优缺点。而 SPI 就是结合了它们二者的优点的产物。SPI通信协议既可以实现全双工通信，又能保证通信准确性。同时它的通信速度也是三者中最快的。

前面就是串行通信中常见的几种协议。串行通信要求数据的收发是“有序的”，而并行通信则可以做到数据收发的“无序性”。这种通信模式的不同，直接导致了并行通信的速度远远高于串行通信。但并行通信的代价也是昂贵的，它需要的通信导线也远远多于串行通信。

串并行通信模式各自都有它们的优缺点，在实际使用过程中需要结合自身需要来选择应用。

在ARM编程中，可以直接对地址进行赋值而不需要创建一个变量，如：

*(volatile unsigned int *)0x11400020 = 0x22;

复制代码

上面的 0x11400020 即表示ARM芯片中某个寄存器的地址，这条语句的意思就是给这个地址所代表的寄存器赋值 0x22。当然这种编程方式其实并不适合在实际工作是使用。

在ARM下开发串口通信程序的步骤其实很简单:
1、根据原理图找到对应的CPU控制管脚；
2、根据芯片手册找到对应的寄存器；
3、配置串口通信寄存器的模式（功能选择、停止位、校验位、波特率等）；
4、编写程序进行收发控制。
唯一的难点就在于阅读芯片手册与寄存器含义了。只要搞懂了这些寄存器的含义，配置正确了，串口通信程序也就很容易写了。

不止是串口通信，任何一种涉及到芯片寄存器的配置都是这种开发方式的。

另外，其实在ARM开发中，C语言中是可以直接调用汇编函数的，C语言中也可以直接嵌入汇编代码。