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2020年02月19日 | 理解一下单片机的I2C和SPI通信
2020-02-19 来源：eefocus
应某位网友要求，今天说一下单片机的I2C SPI通信，可能说不清楚，因为这毕竟要做实验才可完全理解。
I2C和SPI是两种不同的通信协议。
听到协议，似乎高不可攀，其实协议就是人们定义的一个标准而已，我们只要遵照这个标准去做事，就可以。比如公司规定早上9点上班，我们就9点上班，不然就会扣薪水，这就是个协议。
用I2C通信的芯片最常用的就是EEPROM芯片，如Atmel的AT24CXX系列，此外，还有一些其它功能的芯片。用SPI通信的芯片有外置FLASH芯片，同样，还有其他功能的一些芯片。
I2C通信需要用到两个引脚：SDA SCL。SCL是时钟引脚，SDA是数据引脚。
(这是EEPROM芯片)
(这是时钟芯片)
SPI通信需要3个引脚或者4个引脚：CS SCK MOSI MISO。SPI通信芯片的引脚名称不一定都是这几个名称，可能还有会别的名称，但是意思是一样的，例如MOSI引脚的意思是“主机输出从机输入”，某个SPI接口的芯片就有可能会写成SDI，因为这个SPI器件是作为从机的，所以它的SDI的意思就是“从机数据输入引脚”。
SPI通信过程为：把CS引脚拉低，然后SCK输出时钟，然后就可以在MOSI引脚上输出数据，同时可以在MISO上获得数据了。
(这是一个SPI FLASH芯片，DO是MISO，DI是MOSI，CLK是SCK，功能一样，叫法不一样而已)
(这是一个SPI接口的ADC芯片，Dout是MISO，DCLOCK就是SCK，这个芯片有3个SPI引脚)
大部分单片机上面都会带有I2C口和SPI口，有可能还会有好几个I2C口和SPI口。不过，不带I2C口和SPI口的单片机，也可以通过普通引脚的模拟他们的时序来进行通信。
而且，如果是初学者的话，一定要学习一下用普通引脚模拟，对他们的通信本质理解更深刻。
通信全程，其实就是控制引脚高低电平和检测引脚高低电平的过程，话说，控制单片机的引脚高低电平和检测引脚的高低电平，第一天学单片机就会了，所以，I2C通信和SPI通信也没什么难的地方。
给大家讲一个最简单的通信过程，例如我们称下面的通信名称为KJLWT，名字是不是看起来很吊，其实是“科技老顽童”的拼音首字母，因为接下来的协议是我刚刚发明的，所以以此命名^_^。主要是让大家理解，名称就是用来吓唬人的。
我们用两条线来通信，一条时钟线，一条数据线。时钟线，其实就是用来产生一个脉冲波形，再说的直接一点，就是把引脚变高变低的信号，如下图：
（这就是个时钟信号）
例如我们规定，在时钟引脚为高电平的时候，读取数据引脚的电平，连续8个时钟，就可以读到一个字节了。那给数据的那一端，要怎么给数据呢？也很简单，给数据的那一端，在检测到低电平的时候，就把要发送的数据按照位体现在数据引脚上面。例如一个数据：0x88，写成二进制以后就是1000 1000。我们来看一下传输这个数据的过程：从机检测时钟引脚，检测到一个下降沿（就是从高电平落到了低电平），就把要发送的数据的bit7体现在数据引脚上，例如1000 1000的bit7是1，就把数据引脚变高电平，主机在时钟引脚的高电平，检测这个数据引脚，把这个位记录下来，从机再次发现时钟引脚的下降沿后，再把数据的bit6体现在数据引脚上，由于1000 1000 的bit6是0，所以从机把数据引脚拉低，然后当时钟引脚为高电平的时候，主机检测数据引脚的高低电平，再把bit6记录下来,……以此8次，就可以把一个字节由从机传输到主机了。是不是很简单呢？
时钟的速率，就是传输数据的快慢，以上面讲的为例，如果脉冲的周期为1秒钟，也就是1Hz,那么传输一个字节就需要8秒钟；如果脉冲的周期为1毫秒，也就是1KHz,那么输出一个字节只需要8毫秒。这下你就理解通信的速率是什么意思了吧？
I2C通信，SPI通信，只不过是在我刚才讲的例子上面，又多了一些协议内容。具体的协议，你们随便找一个I2C和SPI通信接口的芯片看一下时序图就可以了。我们要做的，就是用单片机的引脚，把它的时序做出来。
史海拾趣
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