UART
通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通常称作UART） 是一种串行异步收发协议(全双工)，应用十分广泛。
UART工作原理是将数据的二进制位一位一位的进行传输。在UART通讯协议中信号线上的状态位高电平代表’1’低电平代表’0’。当然两个设备使用UART串口通讯时，必须先约定好传输速率和一些数据位。
硬件连接
硬件连接比较简单，仅需要3条线，注意连接时两个设备UART电平，如电平范围不一致请做电平转换后再连接，如下图所示：
TX：发送数据端，要接对面设备的RX
RX：接收数据端，要接对面设备的TX
GND：保证两设备共地，有统一的参考平面
软件通信协议
UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将数据的字节一位接一位地传输。协议如下：
空闲位：
UART协议规定，当总线处于空闲状态时信号线的状态为‘1’即高电平
起始位：
开始进行数据传输时发送方要先发出一个低电平’0’来表示传输字符的开始。因为空闲位一直是高电平所以开始第一次通讯时先发送一个明显区别于空闲状态的信号即为低电平。
数据位：
起始位之后就是要传输的数据，数据可以是5，6，7，8，9位，构成一个字符，一般都是8位。先发送最低位最后发送最高位。
奇偶校验位：
数据位传送完成后，要进行奇偶校验，校验位其实是调整个数，串口校验分几种方式：
1.无校验（no parity）
2.奇校验（odd parity）：如果数据位中’1’的数目是偶数，则校验位为’1’，如果’1’的数目是奇数，校验位为’0’。
3.偶校验（even parity）：如果数据为中’1’的数目是偶数，则校验位为’0’，如果为奇数，校验位为’1’。
4.mark parity：校验位始终为1
5.space parity：校验位始终为0
停止位：
数据结束标志，可以是1位，1.5位，2位的高电平。
波特率：
数据传输速率使用波特率来表示，单位bps（bits per second），常见的波特率9600bps，115200bps等等，其他标准的波特率是1200，2400，4800，19200，38400，57600。举个例子，如果串口波特率设置为9600bps，那么传输一个比特需要的时间是1/9600≈104.2us。
以9600 8N1（9600波特率，8个数据位，没有校验位，1位停止位）为例，这是目前最常用的串口配置，现在我们传输’O’'K’两个ASCII值，'O’的ASCII为79，对应的二进制数据为01001111 ，'K’对应的二进制数据为01001011 ，传输的格式数据如下图所示：
串口波特率为9600，1bit传输时间大约为104us，传送一个数据实际是10个比特（开始位，8个数据位，停止位），一个bytes传输速率实际为9600*8/10=7680bps。
优缺点
1）优点
只使用两条信号线；
不需要时钟信号；
有校验位进行错误检测；
2）缺点
传输速率比较低。
(https://blog.csdn.net/sternlycore/article/details/85244515)
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，在很多器件中被广泛应用。
1、接口
SPI接口经常被称为4线串行总线，以主/从方式工作，数据传输过程由主机初始化。如图1所示，其使用的4条信号线分别为：
1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出；
2) MOSI：主机输出从机输入数据线，通常先传输MSB；
3) MISO：主机输入从机输出数据线，通常先传输LSB；
4) SS：片选线，低电平有效，由主机输出。
在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，主机通过片选线来确定要通信的从机。这就要求从机的MISO口具有三态特性，使得该口线在器件未被选通时表现为高阻抗。
2、数据传输
在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：
1) 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据；
2) 从机通过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。
3、时钟极性和时钟相位
在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL或UCCKPL）和时钟相位（CPHA或UCCKPH）。时钟极性设置时钟空闲时的电平，时钟相位设置读取数据和发送数据的时钟沿。
主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接收数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通信，应使得它们的SPI具有相同的时钟极性和时钟相位。
优缺点
SPI接口具有如下优点：
1) 支持全双工操作；
2) 操作简单；
3) 数据传输速率较高。
同时，它也具有如下缺点：
1) 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）；
2) 只支持单个主机。
(https://blog.csdn.net/u010183728/article/details/81984433)