常用传输协议

 已完成：

        EEPROM(IIC协议):长期保存，小容量

        UART串口(RS-232、RS-485)

待学习：

        DDR：高速，断电丢失

        SD卡

        FLASH缓存(SPI协议):大容量，快速访问，常用于程序存储

        FT232H（USB to FIFO/JTAG/SPI/IIC）

SPI

端口：

NSS(Nagetive Slave Select) ：从机选择引脚，可配置为硬件/软件

MISO(Master Input Slave Output)：主机输入端口/从机输出端口

MOSI(Master Output Slave Input)：主机输出端口/从机输出端口

SCK(Serial Clock)：串口时钟

SPI的工作原理：在主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的串行移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。

这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只是进行写操作，主机只需忽略接收到的字节。反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节引发从机传输。

SPI的传输方式：SPI总线具有三种传输方式：全双工、单工以及半双工传输方式。
全双工通信，就是在任何时刻，主机与从机之间都可以同时进行数据的发送和接收。
单工通信，就是在同一时刻，只有一个传输的方向，发送或者是接收。
半双工通信，就是在同一时刻，只能为一个方向传输数据。

STM32中的SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位用于控制NSS引脚工作模式：

SPI模式设置：

CKP/CPOL(Clock Polarity):时钟极性，空闲时时钟线电平（高/低）

CKE/CPHA(Clock Phase):时钟相位 (Edge)，在时钟变化的第几个沿进行信号采集（即上升沿、下降沿）

 SPI连接方式：

        多从机模式（多个NSS接口，每个从机连接一个NSS接口）

        菊花链模式（Daisy Chain，每个从机MISO口连接下一个从机MOSI接口，直至最后一个从机MISO接口连接回主机）

数据发送方式：

        一般为高位优先（MSB），有的也可以设置为低位优先（LSB）

//stm32 HAL库示例 
g_spi2_handler.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

g_spi2_handler.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_LSB;

   UART串口

 物理层电平标准（RS232/RS485）

 除去UART最常使用的TTL电平外（逻辑“1”为高电平（通常为 3.3V 或 5V），逻辑“0”为低电平（0V）），还可转换为以下标准进行传输：

RS232 为全双工，单端传输，容易产生共模干扰，通信距离短（15m），只允许一对一通信

逻辑“1”为-3V至-15V，逻辑“0”为+3V至+15V

RS232 转换芯片：如 MAX232、SP3232

RS485 为半双工，差分传输，抗噪声干扰性好，通信距离长（最高3km），允许连接多个收发器

差分信号传输，逻辑由A/B线电压差决定（±200mV阈值），A>B

RS485 转换芯片：如 MAX485、SN65HVD72

单端传输是指在发送或接收过程中，用信号线对地线的电压值来表示逻辑“0”和“1”。

差分传输使用两根信号线来传输一路信号，这两根信号线上传输的信号幅值相等，极性相反，用它们的差值来表示逻辑“0”和“1”

UART串口（TTL电平，可通过芯片转换为RS232/RS485）

UART需要两根信号线来实现，一根用于串口发送(TX, transmit)，另外一根负责串口接收(RX, receive)（对于器件自己来说）。

如下图所示，需要交叉连接。此外由于使用单端传输，还需要一根地线。

 奇偶校验：

接收UART 读取数据帧后，将计数值为1 的位，检查总数是偶数还是奇数。

如果奇偶校验位为0（偶数奇偶校验），则数据帧中的1 （逻辑高位）总计应为偶数。

如果奇偶校验位为1（奇数奇偶校验），则数据帧中的1 （逻辑高位）总计应为奇数。

当奇偶校验位与数据匹配时，UART 认为传输未出错。

 

数据发送从低到高依次发送。

波特率即每秒传输的位数(bit)，常见的有有9600，19200，115200等。常用符号“Baud”表示，其单位为“波特每秒”（Bps）

使用verilog实现时序图：

接收模块：（时钟域同步>起始信号>起始位>数据为0>...>数据位7>停止位(1)）

每次接收数据在一个数据周期的中间，这时信号最稳定

 发送模块：（起始信号>起始位(0)>数据为0>...>数据位7>停止位(1)）

IIC

IIC协议：Inter-Integrated Circuit(集成电路总线）

由Philips 半导体公司（现在的NXP 半导体公司）设计

由数据线SDA 和时钟线SCL 构成通

被控器件均并联在总线上，通过器件地址（SLAVE ADDR，具体可查器件手册）识别。

IIC 器件一般采用开漏结构与总线相连，I2C_SCL 和I2C_SDA 均需接上拉电阻

当总线空闲时，这两条线路都处于高电平状态；连到总线上的任一器件输出低电平，都将使总线拉低

I2C 总线支持多主和主从两种工作方式

起止时序：当SCL为高电平时拉低SDA表示开始或结束传输

 整体时序图：

当SDA被拉低之后，SCL会以一定频率在0，1之间切换，即时钟

串行时钟线SCL 为低电平状态时，SDA 允许改变传输的数据位（1 为高电平，0 为低电平）

在SCL 为高电平状态时，SDA 要求保持稳定，相当于一个时钟周期传输1bit 数据

经过8 个时钟周期后，传输了8bit 数据，即一个字节(Byte)

第八个时钟末，主机释放SDA，等待从机应答

如果在第9个周期内拉低则应答成功，否则视为发送失败

第九个周期末，从机释放总线，继续等待主机拉低

从机地址发送：

每个I2C 器件都有一个器件地址，有些I2C 器件的器件地址是固定的，而有些I2C 器件的器件地址由一个固定部分和一个可编程的部分构成

进行数据传输时，主机首先向总线上发出开始信号，对应开始位S

然后按照从高到低的位序发送器件地址，一般为7bit

第8bit 位为读写控制位R/W，该位为0 时表示主机对从机进行写操作，当该位为1 时表示主机对从机进行读操作，然后接收从机响应

 数据地址发送：

发送完第一个字节（7 位器件地址和一位读写控制位）并收到从机正确的应答后，就开始发送字地址（Word Address），根据容量，可能需要一个或两个字节

 

 数据收发

读写控制位R/W为0：主机读取(read)本地数据，发送给从机并写入

单次写：

 连续写：

只有部分I2C 设备支持页写操作

不能发送超过一页的单元容量的数据(如AT24C64 的一页的单元容量为32Byte) 

读写控制位R/W为1：向主机写入(write)数据，从机读取数据并发送

读数据有三种方式：当前地址读、随机读和连续读

当前地址读：指在一次读或写操作后发起读操作

随机读：先进行一次虚写(Dummy Write)操作写入地址，再重新发送起始信号进行当前地址读操作

连续读：（当前地址连续读&随机地址连续读）从机发送数据后主机进行应答(拉低SDA)，告诉从机继续发送数据

当前地址连续读：

随机地址连续读：