串口通信UART、I2C、SPI
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1.SPI
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口），是Motorola公司提出的一种同步串行数据传输标准。
首先讲讲同步的概念，
上图中，左边的为主机，右边的为从机。SPI接口经常被称为4线串行总线，以主从方式输出，正如上图中，主、从机由四条数据线相连。
同步是指：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。
1.四条数据线的介绍：
（1）.SCLK为串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出；
（2）.MOSI为主机输出从机输入数据线，通常优先传输MSB；
（3）.MISO为主机输入从机输出数据线，通常优先传输LSB；
（4）.SS为片选线，低电平有效，由主机输出，简而言之是通过选定片选线来选定从机。
2.数据传输：
正如上图中，主机通过MOSI线发送1位数据给从机接收，从机则通过MISO发送一位数据给主机接收（通过移位寄存器实现），主、从二者形成循环，当寄存器中的内容全部移除时，相当于完成了两个移位寄存器之间内容的交换。
3.时钟极性和时钟相位
时钟极性（CPOL或UCCKPL），时钟相位（CPHA或UCCKPH）。
时钟极性：时钟空闲时所处的极性。
时钟相位：设置读取数据和发送数据的时钟沿（上升、下降沿同时也）。
4.优缺点：
优：
（1）.支持全双工（即主、从数据可同时进行数据传输，互不干扰）
（2）.操作相对简单
（3）.数据的传输效率较高
缺：
（1）.需要占用主机较多的I/O口线，没个从机都需要一根。
（2）.只支持单个主机
2.I2C
I2C包括时钟线（SCL）和数据线（SDA）。这两条线都是漏极开路或者集电极开路结构，使用时需要外加上拉电阻，可以挂载多个设备（如下图），每个设备都有属于自己的地址，主机通过选择不同的地址来选择不同的设备。
（此处因为博主对模、数电的知识还未彻底掌握，所以就不介绍漏极开路和集电极开路了，总而言之，开漏输出只能输出低，或者关闭输出，因此开漏输出总是要配一个上拉电阻使用。）
1.一般操作：
主机给从机发送数据
1.发送开始条件START和从机地址；
2.发送数据；
3.发送停止条件STOP结束。
主机从从机读取数据
1.发送开始条件START和从机地址；
2.发送要读取的地址；
3.读取数据；
4.发送停止条件STOP结束。
2.开始和结束条件：
当SCL保持为高电平时，SDA从高电平变成低电平，即为START。
当SCL保持为低电平时，SDA从低电平变成高电平，即为STOP。
当读取数据时，发送完发送开始条件START和从机地址后，不发送STOP，则可以重复开始读取数据。 数据传输时先传MSB。接收者在每个字节后的第9个时钟周期将SDA保持低电平进行确认数据接收成功；而在第9个时钟周期将SDA保持高电平表示数据传输出错，或者主机不再想接收数据。
3.优缺点：
优点：
（1）.只使用两条信号线；
（2）.支持多主机多从机；
（3）.有应答机制。
缺点：
（1）.速率比SPI慢。
3.UART通信
UART是一种异步传输接口，不需要时钟线，通过起始位和停止位及波特率进行数据识别。
异步是指：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。
如图：RX（接收数据）、TX(发出数据)，一个设备的TX需要与另一个设备的RX相连，同样的一个设备的RX要与另一个设备的TX相连，完成数据的接收与发送。
1.数据格式：
（1）起始位
数据线空闲状态为高电平，要发送数据时将其拉低一个时钟周期表示起始位。
（2）数据位
使用校验位时，数据位可以有5~8位，一般为8位（保证ASCII值的正确性），如果不使用校验位，数据位可以达9位。
（3）校验位
奇偶校验，保证包括校验位和数据位在内的所有位中1的个数为奇数或偶数。
（4）停止位
为了表示数据包的结束，发送端需要将信号线从低电平变为高电平，并至少保持2个时钟周期。
2.优缺点：
优点：
（1）.只使用两个信号线
（2）.不需要时钟信号
缺点：
在内的所有位中1的个数为奇数或偶数。
（4）停止位
为了表示数据包的结束，发送端需要将信号线从低电平变为高电平，并至少保持2个时钟周期。
2.优缺点：
优点：
（1）.只使用两个信号线
（2）.不需要时钟信号
缺点：
传输速率比较低。