/DTR /RTS /OUT2 INTR NC A0 A1 A2 /ADS CSOUT DDIS DISTR /DISTR
I2C总线
含义： I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式 （数据线SDA和时钟线SCL ）串行总线，用于连接微控制器及其外围设 备。 特点： 简单性 有效性 多主控性
I2C与SPI的比较
SPI实施起来较I2C要复杂：SPI协议没有定义寻址机制，需通过外部SS信号 线选择设备，当出现多slave应用时，需要多根SS信号线 SPI总线不支持总线控制权仲裁，只能用于单Master的场合，而I2C可以支持 多Master的应用 SPI协议相对于I2C要简单，没有握手机制，数据传输效率高，速度快，通常 可以达到几Mbit/s，而I2C串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达 100kbit/s， 快速模式下可达400kbit/s， 高速模式下可达3.4Mbit/s。 SPI没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，而I2C有应答机 制。
I2C总线
仲裁 主机只能在总线空闲的时侯启动传输 当SCL 线是高电平时仲裁在SDA 线发生
I2C总线
用时钟同步机制作为握手 时钟同步机制除了在仲裁过程中使用外,还可以用于使能接收器处理字节 级或位级的快速数据传输。 在字节级的快速传输中器件可以快速接收数据字节，但需要更多时间保 存接收到的字节或准备另一个要发送的字节，然后从机以一种握手过程 在接收和响应一个字节后使SCL 线保持低电平，迫使主机进入等待状态， 直到从机准备好下一个要传输的字节。
I2C总线
工作原理 总线构成：I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接 收数据 。各种被控制电路均并联在这条总线上 ，每个电路和模块都有唯一的 地址，在信息的传输过程中，器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器 件接收数据则定义为接收器，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或 被控器），又是发送器（或接收器）。 主控器件通常为微控制器
串行通信的类型
串行同步通信 数据格式
同步字符 数据1 数据2
…
数据n
校验字符1
校验字符2
工作原理：在通信协议中，通信双方约定同步字符的编码格式和同步字 符的个数。在传送过程中，接收设备首先搜索同步字符，与事先约定的 同步字符进行比较，如比较相同，则说明同步字符已经到来，接收方就 开始接收数据，并按规定的数据长度拼装成一个个数据字节，直至整个 数据块接收完毕，经校验无误传送错误时，结束一帧信息的传送。（接 收设备和发送设备必须使用同一时钟）
I2C总线
传输数据 响应：相关的响应时钟脉冲由主机产生，在响应的时钟脉冲期间，发送 器释放SDA 线（高）。在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA 线拉 低使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。
• 从机不响应从机地址时 • 响应但不能接受更多的字节时 • 从主机（发送器）——主机（接收器）时
I2C总线
时钟同步 所有主机在SCL 线上产生它们自己的时钟来传输I2C 总线上的报文。 数据只在时钟的高电平周期有效。 首先完成高电平周期的器件会再次将SCL线拉低。 产生的同步SCL 时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定， 而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定。
I2C总线
7位寻址 7位地址格式
B3 B2 B1 B0 A2 A1 A0
设备厂商标示 地址标示
读/写操作
SPI
SPI介绍 SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”，意为串行外围接口，是 Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。 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。 SPI，是一种高速的、全双工、同步串行总线 SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个 从器件，其接口包括以下四种信号： • MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入 • MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出 • SCLK – 时钟信号,由主器件产生 • /SS – 从器件使能信号,由主器件控制
I2C总线
数据的有效性 SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的高或低电 平状态只有在SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变。
I2C总线
传输数据 字节格式：发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送 的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位。如果从机要完成 一些其他功能后才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线 SCL 保持低电平迫使主机进入等待状态。当从机准备好接收下一个数据 字节并释放时钟线SCL 后，数据传输继续。
SPI
单主单从模式
单主多从模式
SPI
SPI基本组成 SPICR：SPI控制寄存器 SPICSR ：SPI控制/状态寄存器 SPIDR ：SPI数据寄存器
SPI
主模式操作 主模式下， 内部电平必须一直保持为高 串行时钟从SCK引脚上输出
SPI
主模式操作 配置SPI主模式功能 • 设置SPR[2~0]位选择时钟频率 • 配置CPOL和CPHA位，选择时钟极性和相位。 • 对SSM位和SSI位的设置选择主模式操作方式 • 设置MSTR和SPE位为1 主模式发送过程 • 配置完成后，当向SPIDR寄存器中写入一个字节数据时，数据字节被 写入8位移位寄存器，然后移位寄存器由数据最高位开始串行移出各 位到MOSI引脚，字节传输过程开始 • 字节传输结束时： – 硬件设置SPIF位为1 – 如果此时SPIE位=1，且CC寄存器中的中断屏蔽位被清除，则产 生一次中断
高 奇 位 偶 校 验 位
0 1/0 1/0 停 起 止 始 位 位
1
工作原理 • 异步通信是以字符为单位传送的，每传送一个字符，以起始位作为开 始标志，以停止位作为结束标志，字符之间的间隔（空闲）传送高电 平。传送开始后，接收设备不断检测传输线上是否有起始位到来，当 接收到一系列“1”后，检测到第一个“0”，说明起始位出现，就开始 接收所规定的数据位、奇偶校验位及停止位。经过接收器处理，将停 止位去掉，把数据位拼装成为一个字节数据，经校验无误，则接收完 毕。
I2C总线
信号类型 • 开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送 数据 • 结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送 数据 • 应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出 特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号 后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据 实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断 为受控单元出现故障。
I2S
I2S（Inter-IC Sound Bus）是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传 输而制定的一种总线标准。在飞利浦公司的I2S标准中，既规定了硬件接口规 范，也规定了数字音频数据的格式。 I2S 有3个主要信号： • 串行时钟（SCLK） – SCLK的频率=2×采样频率×采样位数 • 帧时钟（LRCK） – 为“1”表示正在传输的是左声道的数据 – 为“0”则表示正在传输的是右声道的数据 • 串行数据（SDATA） – 就是用二进制补码表示的音频数据
UART
定义： 通用异步收发器(UART：Universal Asynchronous Receiver / Transmitter)是一种串行接口,用于控制计算机与串行设备。它提供了一种 简单的途径,使两个器件无需共享一个时钟信号就能进行通信。 类型 硬件UART：控制计算机与串行设备的芯片 软件UART：控制计算机与串行设备的程序 功能（硬件）： 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，把计算机 外部来的串行数据转换为并行数据，供计算机内部使用并行数据的器件 使用。 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（键盘和鼠票也是串行设备）。 可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。
I2S
一个典型的I2S信号
I2S

PCM（Pulse Code Modulation ）：将声音等模拟信号经过抽样、量化、编 码后转换成数字信号。 PCM通信系统：
A/D变换 抽样 量化 编码 信道 干扰
D/A变换
低通 滤波 译码
串行接口介绍
Cellor Cao Audio Stream
串行通信的类型
串行异步通信 数据格式
第（n-1）个字符 第n个字符 5~8位数据 1/0 1/0 1 奇 停 偶 止 校 位 验 位 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 起 始 位 低 位 第（n+1）个字符
SPI
SPI数据、时钟极性和相位图
SPI
从模式操作 在从模式下，操作的串行时钟来自于主器件，由SCK引脚上输入，MISO 和MOSI引脚的输入输出方向互换。 设置从模式操作 • 时钟极性和相位应与主器件一致 • 对 引脚进行设置，方法类似主模式 • 清除MSTR位，同时还要设置SPE位=1，以启用SPI的I/O复用功能 从模式接收过程 • 从器件接收到时钟信号和在MOSI引脚上的数据最高位时，数据传输 过程开始 • 数据传输结束时 – 当SPIF为1时，访问SPICSR寄存器一次 – 对SPIDR寄存器进行一次读或写操作
UART
UART INS8250的内部结构
UART
数据缓冲寄存器 读/写控制逻辑 数据发送器 数据接受器 波特率发生器