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SPI、I2C、UART三種串行總線的區別

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ID:99624 發表于 2015-12-27 05:04 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
SPI:Serial PeripheralInterface 串行外圍接口

ISP:In SyestermProgram 在系統編程

AT89S52在系統編程(ISP)所用到的幾個引腳定義:

SPI簡述(SerialPeripheral Interface--串行外設接口)總線系統是一種同步串行外設接口,它可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息。外圍設置FLASHRAM、網絡控制器、LCD顯示驅動器、A/D轉換器和MCU等。SPI總線系統可直接與各個廠家生產的多種標準外圍器件直接接口,該接口一般使用4條線:串行時鐘線(SCK)、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOST和低電平有效的從機選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT或INT、有的SPI接口芯片沒有主機輸出/從機輸入數據線MOSI)。由于SPI系統總線一共只需3~4位數據線和控制即可實現與具有SPI總線接口功能的各種I/O器件進行接口,而擴展并行總線則需要8根數據線、8~16位地址線、2~3位控制線,因此,采用SPI總線接口可以簡化電路設計,節省很多常規電路中的接口器件和I/O口線,提高設計的可靠性。由此可見,在MCS51系列等不具有SPI接口的單片機組成的智能儀器和工業測控系統中,當傳輸速度要求不是太高時,使用SPI總線可以增加應用系統接口器件的種類,提高應用系統的性能。

SPI四線制引腳功能定義

小結:AT89S52單片機的FLASH燒寫程序接口是ISP,所用為燒寫程序小板上主控芯片AVR的SPI通信引腳MOSI、MISO、SCLK。

什么是JTAG?

JTAG是一個通信標準,用于計算機和單片機進行實時快速通訊。

AVR 的JTAG功能(只有部分型號才有)使得AVR的調試工作非常簡單,可以通過JTAG 接口對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位進行編程。

使用AVRstudio軟件和JTAG硬件( AVRJTAG編程器,AVRJTAG仿真器)可以進行程序下載(編程)和程序在線調試。

JTAG接口有四個引腳。以JTAG的術語來說,這些引腳組成了測試訪問端口TAP。這些引腳是:

·TMS:測試模式選擇。此引腳用來實現TAP 控制器各個狀態之間的切換。

·TCK:測試時鐘。JTAG 操作是與TCK 同步的。

·TDI: 測試數據輸入--需要移位到指令寄存器或數據寄存器(掃描鏈)的串行輸入數據。

·TDO:測試數據輸出-- 自指令寄存器或數據寄存器串行移出的數據。

什么是ISP?

ISP是一種通用的程序下載方式,AVR單片機都有ISP下載接口。可以通過ISP下載線或者STK500把程序下載到單片機中。

ISP下載線成本低廉,制作簡單,一個并口ISP下載線只需幾十元即可得到。開發工具成本低也是AVR單片機的優勢之一。

JTAGISP的區別和聯系

區別:JTAG可以調試程序,而ISP只能下載程序。

聯系:同作為AVR程序下載工具,都能把程序從電腦下載到單片機中。都能對芯片的熔絲位和鎖定位進行編程。

JTAG調試與普通軟件仿真的區別和聯系

聯系:都可以在計算機調試程序終端看到程序的運行效果,都可以設置斷點,單步運行,進入循環,跳出循環,連續運行等操作。還能實時觀察各寄存器的值,IO口狀態等。

區別:軟件仿真,用的是計算機來模仿單片機運行,不是全真的環境,很多時候會出現偏差甚至錯誤。而用JTAG在線調試,程序本身在單片機內運行,完全真實的硬件環境,更準確的反映程序運行的實際情況,有助于大型程序的調試。

第一個區別當然是名字:
    SPI(Serial Peripheral Interface:串行外設接口);
    I2C(INTER IC BUS:意為IC之間總線)
    UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter:通用異步收發器)

第二,區別在電氣信號線上:
    SPI總線由三條信號線組成:串行時鐘(SCLK)、串行數據輸出(SDO)、串行數據輸入(SDI)。SPI總線可以實現 多個SPI設備互相連接。提供SPI串行時鐘的SPI設備為SPI主機或主設備(Master),其他設備為SPI從機或從設備(Slave)。主從設備間可以實現全雙工通信,當有多個從設備時,還可以增加一條從設備選擇線。
    如果用通用IO口模擬SPI總線,必須要有一個輸出口(SDO),一個輸入口(SDI),另一個口則視實現的設備類型而定,如果要實現主從設備,則需輸入輸出口,若只實現主設備,則需輸出口即可,若只實現從設備,則只需輸入口即可。

    I2C總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控(multi-master)接口標準,具有總線仲裁機制,非常適合在器件之間進行近距離、非經常性的數據通信。在它的協議體系中,傳輸數據時都會帶上目的設備的設備地址,因此可以實現設備組網
    如果用通用IO口模擬I2C總線,并實現雙向傳輸,則需一個輸入輸出口(SDA),另外還需一個輸出口(SCL)。(注:I2C資料了解得比較少,這里的描述可能很不完備)

    UART總線是異步串口,因此一般比前兩種同步串口的結構要復雜很多,一般由波特率產生器(產生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接收器、UART發送器組成,硬件上由兩根線,一根用于發送,一根用于接收。
    顯然,如果用通用IO口模擬UART總線,則需一個輸入口,一個輸出口。

第三,從第二點明顯可以看出,SPI和UART可以實現全雙工,但I2C不行

第四,看看牛人們的意見吧!
    wudanyu:I2C線更少,我覺得比UART、SPI更為強大,但是技術上也更加麻煩些,因為I2C需要有雙向IO的支持,而且I2C使用上拉電阻,我覺得抗干擾能力較弱,一般用于同一板卡上芯片之間的通信,較少用于遠距離通信。SPI實現要簡單一些,UART需要固定的波特率就是說兩位數據的間隔要相等,而SPI則無所謂,因為它是有時鐘的協議
    quickmouse:I2C的速度比SPI慢一點,協議比SPI復雜一點,但是連線也比標準的SPI要少。
1、SPI(SerialPeripheral Interface串行外圍接口):高速、全雙工、同步串行口。
三或四個信號用于數據交換:
SIMO:從進,主出
SOMI:從出,主進
UCLK:時鐘,由主機驅動,從機用它發送和接收數據
STE:從機發送允許,用于四線模式中控制多主從系統中的多個從機
三線SPI組成:串行時鐘(SCLK)、串行數據輸出(SDO)、串行數據輸入(SDI);當有多個從設備時,還可以增加一條從設備選擇線。四線SPI模式用附加控制線,來允許從機數據的發送和接收,它由主機控制。

SPI總線可以實現多個SPI設備互相連接。
提供SPI串行時鐘的SPI設備為SPI主機或主設備(Master),其他設備為SPI從機或從設備(Slave)。
主從設備間可以實現全雙工通信,SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進行同步串行數據傳輸,在主器件的移位脈沖下,數據按位傳輸,高位在前,地位在后,為全雙工通信。
    如果用通用IO口模擬SPI總線,必須要有一個輸出口(SDO),一個輸入口(SDI),另一個口則視實現的設備類型而定,如果要實現主從設備,則需輸入輸出口,若只實現主設備,則需輸出口即可,若只實現從設備,則只需輸入口即可。
UART需要固定的波特率,而SPI則無所謂,因為它是有時鐘的協議。
SPI接口主要應用在EEPROM,FLASH,實時時鐘,AD轉換器,還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。
2、I2C(InterIC Bus)接口定義:
I2C總線是雙向兩線(SCL——串行時鐘、SDA——串行數據線)制同步串行總線,具有競爭檢測和仲裁機制,可使多個主機任意同時發送數據而不破壞總線上的數據信息。非常適合在器件之間進行近距離、非經常性的數據通信。在它的協議體系中,傳輸數據時都會帶上目的設備的設備地址,因此可以實現設備組網。
特點:
A、每個連到總線上的器件都可由軟件唯一的地址尋址,并建立簡單的主從關系。主器件既可作為發送器,又可作為接收器。
B、同步時鐘允許器件通過總線以不同的波特率進行通信
C、同步時鐘可以作為停止和重新啟動串行口發送的握手方式
D、連接到同一總線上的集成電路器件數只受400PF的總大總線電容的限制
    如果用通用IO口模擬I2C總線,并實現雙向傳輸,則需一個輸入輸出口(SDA),另外還需一個輸出口(SCL)。
注:組成I2C總線的串行數據線SDA和串行時鐘線SCL必須經過上拉電阻Rp接到正電源上,連接到總線上的器件的輸出極必須為“開漏”或“開集”的形式,以便完成“線與”的功能。
I2C需要有雙向IO的支持,而且使用上拉電阻,抗干擾能力較弱,一般用于同一板卡上芯片之間的通信,較少用于遠距離通信。
各種接口之間的區別如下:
1、UART和USART兩個別區說不出來,USART是新出的,不過區別在什么地方我也搞不清楚。UART就是兩線,一根發送一根接收,可以全雙工通信,線數也比較少。數據是異步傳輸的,對雙方的時序要求比較嚴格,通信速度也不是很快。在多機通信上面用的最多。
2、SPI接口和上面UART相比,多了一條同步時鐘線,上面UART的缺點也就是它的優點了,對通信雙方的時序要求不嚴格不同設備之間可以很容易結合,而且通信速度非常快。一般用在產品內部元件之間的高速數據通信上面,如大容量存儲器等。
3、I2C接口也是兩線接口,它是兩根線之間通過復雜的邏輯關系傳輸數據的,通信速度不高,程序寫起來也比較復雜。一般單片機系統里主要用來和24C02等小容易存儲器連接。

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