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標題: 理解一下單片機的I2C和SPI通信 [打印本頁]

作者: piaolin 時間: 2015-10-29 23:21
標題: 理解一下單片機的I2C和SPI通信
應某位網友要求，今天說一下單片機的I2C SPI通信，可能說不清楚，因為這畢竟要做實驗才可完全理解。
I2C和SPI是兩種不同的通信協議。
聽到協議，似乎高不可攀，其實協議就是人們定義的一個標準而已，我們只要遵照這個標準去做事，就可以。比如公司規定早上9點上班，我們就9點上班，不然就會扣薪水，這就是個協議。
用I2C通信的芯片最常用的就是EEPROM芯片，如Atmel的AT24CXX系列，此外，還有一些其它功能的芯片。用SPI通信的芯片有外置FLASH芯片，同樣，還有其他功能的一些芯片。
I2C通信需要用到兩個引腳：SDA SCL。SCL是時鐘引腳，SDA是數據引腳。

(這是EEPROM芯片)

(這是時鐘芯片)
SPI通信需要3個引腳或者4個引腳：CS SCK MOSI MISO。SPI通信芯片的引腳名稱不一定都是這幾個名稱，可能還有會別的名稱，但是意思是一樣的，例如MOSI引腳的意思是“主機輸出從機輸入”，某個SPI接口的芯片就有可能會寫成SDI，因為這個SPI器件是作為從機的，所以它的SDI的意思就是“從機數據輸入引腳”。
SPI通信過程為：把CS引腳拉低，然后SCK輸出時鐘，然后就可以在MOSI引腳上輸出數據，同時可以在MISO上獲得數據了。

(這是一個SPI FLASH芯片，DO是MISO，DI是MOSI，CLK是SCK，功能一樣，叫法不一樣而已)

(這是一個SPI接口的ADC芯片，Dout是MISO，DCLOCK就是SCK，這個芯片有3個SPI引腳)
大部分單片機上面都會帶有I2C口和SPI口，有可能還會有好幾個I2C口和SPI口。不過，不帶I2C口和SPI口的單片機，也可以通過普通引腳的模擬他們的時序來進行通信。
而且，如果是初學者的話，一定要學習一下用普通引腳模擬，對他們的通信本質理解更深刻。
通信全程，其實就是控制引腳高低電平和檢測引腳高低電平的過程，話說，控制單片機的引腳高低電平和檢測引腳的高低電平，第一天學單片機就會了，所以，I2C通信和SPI通信也沒什么難的地方。
給大家講一個最簡單的通信過程，例如我們稱下面的通信名稱為KJLWT，名字是不是看起來很吊，其實是“科技老頑童”的拼音首字母，因為接下來的協議是我剛剛發明的，所以以此命名^_^。主要是讓大家理解，名稱就是用來嚇唬人的。
我們用兩條線來通信，一條時鐘線，一條數據線。時鐘線，其實就是用來產生一個脈沖波形，再說的直接一點，就是把引腳變高變低的信號，如下圖：

（這就是個時鐘信號）
例如我們規定，在時鐘引腳為高電平的時候，讀取數據引腳的電平，連續8個時鐘，就可以讀到一個字節了。那給數據的那一端，要怎么給數據呢？也很簡單，給數據的那一端，在檢測到低電平的時候，就把要發送的數據按照位體現在數據引腳上面。例如一個數據：0x88，寫成二進制以后就是1000 1000。我們來看一下傳輸這個數據的過程：從機檢測時鐘引腳，檢測到一個下降沿（就是從高電平落到了低電平），就把要發送的數據的bit7體現在數據引腳上，例如1000 1000的bit7是1，就把數據引腳變高電平，主機在時鐘引腳的高電平，檢測這個數據引腳，把這個位記錄下來，從機再次發現時鐘引腳的下降沿后，再把數據的bit6體現在數據引腳上，由于1000 1000 的bit6是0，所以從機把數據引腳拉低，然后當時鐘引腳為高電平的時候，主機檢測數據引腳的高低電平，再把bit6記錄下來,……以此8次，就可以把一個字節由從機傳輸到主機了。是不是很簡單呢？
時鐘的速率，就是傳輸數據的快慢，以上面講的為例，如果脈沖的周期為1秒鐘，也就是1Hz,那么傳輸一個字節就需要8秒鐘；如果脈沖的周期為1毫秒，也就是1KHz,那么輸出一個字節只需要8毫秒。這下你就理解通信的速率是什么意思了吧？
I2C通信，SPI通信，只不過是在我剛才講的例子上面，又多了一些協議內容。具體的協議，你們隨便找一個I2C和SPI通信接口的芯片看一下時序圖就可以了。我們要做的，就是用單片機的引腳，把它的時序做出來。

我是瑞生，毫無保留的給大家透露電子設計經驗，不定時分享實用的落地的電子設計技巧,希望能夠幫助到大家。

作者: cqqwing 時間: 2018-6-7 21:22
看到你還是15年底發的帖子，還沒什么回帖，現在學單片機的，很少有人學原理和底層基礎了，都是看個大概的教程，然后照搬教程例程里寫好的程序做修改而已，99%的人估計連那語句都理解不通
這不禁讓我想起了學加減法，學單片機無非就是學加減乘除的公式，剩下的，就是自己在做東西時的應用運算了，我學i2c的時候，曾經有過這樣一個認為，不曉得對不對， i2c，和SPI一樣，是不是可以理解為就是單片機與其他芯片之間的通信？

作者: 15796245 時間: 2018-6-25 20:08
哇剛接觸I2C 很有用！可惜真沒人回帖。

作者: chinarally@ 時間: 2018-6-25 23:43
頂一頂樓主

作者: QQ572008555 時間: 2020-2-18 20:31
支持寫的很底層耐心看完排除了對協議的恐懼對I2C和SPI有了一定的認識。

作者: pull1121 時間: 2020-2-22 13:50
現在正在學習贊一個

作者: 學習電子知識 時間: 2020-3-23 17:14
學習了，贊一個

作者: brave_ruan 時間: 2020-3-23 23:04
確實寫的好，贊一個。

作者: zhujabin 時間: 2020-4-9 23:57
很棒學到了

作者: bhjyqjs 時間: 2020-4-10 08:15
樓主不容易，頂一個

作者: stc_小白 時間: 2020-4-10 09:32
寫得通俗易懂。

作者: 380572536@qq.co 時間: 2020-4-10 10:10
能不能下載？

作者: nimengmeiwomeng 時間: 2020-4-25 17:56
踩踩，學到了

作者: room07 時間: 2021-1-20 21:30
確實寫的好,

作者: aktuan007 時間: 2021-1-22 20:43
很少有人有耐心寫這些啊，頂

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