【一线协议和UART协议】

1. 一线制协议

1.1 什么是一线制协议？

一线协议是串行半双工异步电平信号通信协议。
定义：主机和从机通过一根数据线进行通信，在一条总线上可以挂多个器件。

特点：

1. 没有相应的时钟线，所以是异步通信。
2. 只有一根总线，所以是串行传输数据。
3. 这根总线既可以传输时钟又可以传输数据，可以双向传输，但是要分时，所以是半双工通信。
4. 有参考电平线（GND），所以是电平信号。
5. 单总线上所有的命令或数据的发送都是遵循低位先发送的原则（LSB小端序）

1.2 通信过程

1）初始化

初始化过程由主机发送复位脉冲和从机发送应答脉冲组成。

主机拉低总线480-960ns产生复位脉冲，然后释放总线，进入接收模式。主机释放总线时，产生上升沿，从机再检测到上升沿之后，保持高电平15-60ns，然后再拉低总线60~240us产生应答脉冲。主机接收从机的应答脉冲表示从机准备完毕，开始通信。

如下图：（引用网络图片）

2）写间隙（写0间隙和写1间隙）

所有的写间隙至少需要60us，并且两次独立的写间隙至少需要1us的恢复时间，两种写间隙始于主机拉低总线。在写间隙开始的15~60us期间，单总线器件（从机）采样总线电平状态。如果为高电平，则写入1，如果为低电平，则写入0。
写1时，主机要先将数据线拉低，然后在写间隙开始后的15us内将数据线拉高直至时间结束
写0时，主机必须要将数据线拉低并保持至少60us

如下图：（引用网络图片）

3）读间隙

从机在主机发出读间隙的时候，才向主机传输数据，所以当主机发出读数据命令后，必须马上产生读间隙，以便能够顺利读到数据。所有读间隙至少60us，且两次读间隙之间至少需要1us的恢复时间。
当主机拉低总线至少1us发起读间隙，此时从机才开始发送数据。从机发送1，则为高电平，从机发送0，则为低电平。
当从机发送0时，在该读间隙结束后释放总线，总线由上拉电阻拉至高电平。从机发出数据保持有效时间15us。所以主机在读间隙期间要释放总线（此时由从机控制），并且在读间隙起始的15us内采样总线状态，获取数据。

如下图：（引用网络图片）

2. 串口通信(UART协议)

2.1 什么是UART协议？

UART协议是一种通用的串行、异步通信协议，它是通过串口线进行有线通信，在通信时最少需要两根线（GND和信号线），所以可以是单工通信，GPS模块就是典型的串口单工通信实例，此外大部分的串口通信都是使用3根线（TXD、RXD、GND）来实现全双工通信。（电平信号）

2.2 通信时序

串口通信时，收发是一个周期一个周期进行的，每个周期传输n个二进制位，这个周期就叫做一个通信单元，一个通信单元包含：起始位+数据位+奇偶校验位+停止位组成的。

数据位先发低位再发高位（小端序）

2.2.1 波特率

波特率用于描述UART通信时的通信速度，其单位为bps（bit per second）即每秒钟传送多少个位（bit）的数据。

因为串口通信是一种异步通信方式，收发双方并没有同步时钟信号来规约发送一个bit的数据电平维持多长时间，这样可能发生错乱，比如你发了00（两个低电平），但是接收器却认为只发了一个0（低电平），导致数据接收错误，所以需要波特率来规约收发双方的速率来同步收发数据，以确定一个位的数据发送电平维持多长时间。

2.2.2 起始位

起始位为低电平，它表示发送方要开始发送一个通信单元，因为对于串口通信总线没有数据传输空闲时维持高电平，一旦产生一个下降沿变成低电平则表示起始信号。

2.2.3 数据位

起始位之后就是要传输的数据，数据可以是5,6,7,8,9位，但是一般都是选择8位数据位，因为一般通过串口发送的数据都是字节为单位的ASCLL码编码，而ASCLL码中一个字符刚好编码为8位。

2.2.4 校验位

它是用来校验数据位，以防止数据位出错的。这里有两种校验方式，即奇校验和偶校验。其中：

1. 奇校验保证传输过程中1的个数为奇数，如8位数据传输中1的个数为偶数，则校验位为1；
2. 偶校验保证传输过程中1的个数为偶数，如8位数据传输中1的个数为偶数，则校验位为0；

2.2.5 停止位

停止位为高电平，它是发送方用来表示本通信单元结束的标志，可以是1位，1.5位，2位的高电平，一般使用的是1位停止位。

3. 总结