通信协议整理

通信特征

（从数据传输方向上）：

• 单工：数据只能单一方向传输；
• 半双工：数据能在两个方向传输，但同一时刻只能在一个方向；
• 双工：数据能同时在两个方向传输；

I2C

I2C在物理层上有SCL和SDA两条线将主机和从设备连接，并有上拉电阻连接。I2C通信的工作逻辑如下：

SCL工作逻辑：

• 空闲时为高电平，通信开始后拉低
• 通信过程中，SCL低电平时主机在SDA上设置数据（电平信号），高电平时从机读取SDA的电平信号。

仲裁：

对于多主机、多节点，所有SDA或SCL都会通过上拉电阻连接到高电平，意味着I2C总线在理论上只能由一对主机、节点进行数据传输。各个主机通过监视SDA、SCL，直至停止条件发生、总线进入空闲时才开始传输消息。

如果出现多个主机同时开始传输，就需要进行仲裁：最先将SDA信号电平拉低的主机为仲裁获胜者，失败者立即暂停传输。

UART

异步通信协议，物理层上包括TX、RX两条数据传输的接线和共地的接线。

两个设备之间的UART通信需要有相同的波特率，以保持收发速率一致。

UART的传输以数据帧为单位，数据帧格式有两种，分别是无校准位（8位数据位）和有校准位（9位数据位）。

数据帧如下图：（ 起始位+8位数据位/9位数据位（带奇偶检验）+停止位(1or2) ）

SPI

SPI是同步、全双工，仅支持一主多从。物理层上包含：

1. SCK时钟线
2. MISO、MOSI数据线
3. CS/NSS/SS片选：每个从机设备都有一个自己的片选线，置低电平时，该设备被选择与主机通信

SPI在时钟空闲时的电平（高/低）、数据线采样的时钟边沿（奇数沿/偶数沿）是可以配置的。

参考：
[I2C] ADI整理发布的I2C，PMbus，SMbus入门教程，难得的好文章（含中文版）