SPI与IIC通信协议比对篇

Posted 2022-08-31 Sumjess

目录

​​一、SPI 与 IIC 通信协议比对：​​

​​二、SPI 通信协议：​​

​​（1）引脚简介​​

​​（2）起始信号：标号 ①；停止信号：标号 ⑥ ​​

​​（3）数据的有效性：② ③ ④ ⑤​​

​​（4）CPOL/CPHA 及通讯模式​​

​​三、IIC 通信协议：​​

​​（1）起始条件、停止条件​​

​​（2）数据的有效性​​

​​（3）主机写数据到从机​​

​​（4）应答信号(ACK)与非应答信号(NACK)​​

​​（5）字节格式​​

​​（6）发送从机地址（SLAVE ADDRESS）的格式​​

​​（7）主机由从机中读数据​​

​​（8）通讯复合格式​​

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一、SPI 与 IIC 通信协议比对：

二、SPI 通信协议：

（图来自野火论坛，如侵即删）

（1）引脚简介

1. NSS、 SCK、 MOSI 信号都由主机控制产生， MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。
2. MOSI 与 MISO 的信号只在 NSS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。

（2）起始信号：标号 ①；停止信号：标号 ⑥ 

标号①处， NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号。
标号⑥处， NSS 信号线由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。

（3）数据的有效性：② ③ ④ ⑤

• SPI 使用MOSI 及MISO 信号线来传输数据，使用SCK 信号线进行数据同步。 MOSI及 MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。数据传输时，MSB 先行或LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同样的协定，一般都会采用图中的 MSB 先行模式。
• 观察图中的② ③ ④ ⑤标号处， MOSI 及 MISO 的数据在 SCK 的上升沿期间变化输出，在 SCK 的下降沿时被采样。
• SPI每次数据传输可以8 位或16 位为单位，每次传输的单位数不受限制。

（4）CPOL/CPHA 及通讯模式

       上图中的时序只是 SPI 中的其中一种通讯模式，SPI 一共有四种通讯模式，它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。主机与从机需要工作在相同的模式下才可以正常通讯，实际中采用较多的是“模式 0”与“模式 3”。

• CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时
• CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时
• CPHA=0，表示数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿
• CPHA=1，表示数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿

三、IIC 通信协议：

（1）起始条件、停止条件

SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换表示起始条件。

SCL 线是高电平时 SDA 线从低电平向高电平切换表示停止条件。

（2）数据的有效性

SDA 线上的数据必须在时钟SCL线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。

（3）主机写数据到从机

• S：起始条件
• SLAVE ADDRESS：从机地址（从机地址可以是 7 位或 10 位）。
• R/￣W：W代表写，R代表读，因为W上面有上划线，所以该位位低电平（即0）时，为写操作。
• A：从机发来应答(ACK)信号（有了应答信号才能接着进行下一步）。
• DATA：要发送的数据（数据包的大小为 8 位）。
• A/ ￣A：从机发来应答(ACK)或非应答(NACK)信号（有了应答信号才能接着进行下一步）。
• P：停止条件

（4）应答信号(ACK)与非应答信号(NACK)

• 当设备(无论主从机)接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答(ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；
• 若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答(NACK)”信号，发送方接收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。

 应答信号    ：主机发送完一个8位数据后，会等待从机的回答一个ACK信号就是SDA将会拉低。

 非应答信号：主机发送完一个8位数据后，会等待从机的回答一个NACK信号就是SDA将会拉高。

（5）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。

（6）发送从机地址（SLAVE ADDRESS）的格式

从机地址（从机地址可以是 7 位或 10 位）一般是7位，再加上一位读/写位。具体见下面。

（7）主机由从机中读数据

• S：起始条件
• SLAVE ADDRESS：从机地址（从机地址可以是 7 位或 10 位）。
• R/￣W：W代表写，R代表读，因为W上面有上划线，所以该位位低电平（即0）时，为写操作。
• A：主机发送应答(ACK)信号（有了应答信号才能接着进行下一步）。
• DATA：要接收的数据（数据包的大小为 8 位）。
• A/ ￣A：主机发送应答(ACK)或非应答(NACK)信号（有了应答信号才能接着进行下一步）。
• P：停止条件

（8）通讯复合格式

• S：起始条件
• SR：重复起始信号
• SLAVE ADDRESS：从机地址（从机地址可以是 7 位或 10 位）。
• R/￣W：W代表写，R代表读，因为W上面有上划线，所以该位位低电平（即0）时，为写操作。
• A：应答(ACK)信号（有了应答信号才能接着进行下一步）。
• DATA：要传输的数据（数据包的大小为 8 位）。
• A/ ￣A：应答(ACK)或非应答(NACK)信号（有了应答信号才能接着进行下一步）。
• P：停止条件