常见通信的底层数据传输原理

UART、SPI、 I2C等串行通信是嵌入式开发中非常常见的通信方式，这些通信的最底层通信原理其实不难，但很多初学者却学不会。

今天分享一些常见通信的底层数据传输原理。

1UART串口

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器。UART串口是最常见的一种串口通信，下面是串口连接上位机电脑，以及RS232应用的动画。

▲ PC上通过UART来调试MCU

▲RS-232通过电平转换芯片与MCU通讯

2SPI串行通信

SPI：Serial Peripheral Interface，串行外设接口。SPI是一种常见的串行同步通信协议，其应用也非常广泛。

下面是SPI数据传输的时序图：

▲ SPI 数据传输(1)

▲ SPI数据传输(2)

▲ SPI时序信号

3I²C通信

I²C：Inter-Integrated Circuit，字面意思是集成电路之间，是I²C Bus简称。I²C主要是通过地址来区分识别从机，其通信原理相对较简单。

▲ I2C总线以及寻址方式

4红外遥控

红外遥控在我们现实生活中比较常见，家庭各种遥控器大部分都是红外遥控。红外遥控是通过控制脉宽(高低电平的时间)来实现通信的，只是它是通过红外无线信号建立通信链路(红外遮挡了就不行，但可反射)。

▲ 红外控制信号也是一个串行通讯信号

▲ 红外信号接收与放大整形电路

▲ 一个使用红外接收光电管控制继电器进行鱼食投喂电路

5串并转换电路

串并转换，就是串行数据转成并口数据，通过时钟控制串行数据一位一位传输，凑整(8位)就是一个并行数据了。这种转换器有很多现成的芯片，原理很简单。

▲ 串入、并出移位寄存器

▲ 由八个D寄存器组成的移位寄存器

▲ 串行传输示意图

6其他

这里再分享一些其他串行传输的原理(波形)：

▲ PWM控制LED亮度

▲ PWM控制LED亮度

▲ 调幅与调频信号

▲ 相位调制信号

▲ 方波边沿抖动波形

 

　　审核编辑：汤梓红