常見(jiàn)通信的底層數(shù)據(jù)傳輸原理

UART、SPI、 I2C等串行通信是嵌入式開(kāi)發(fā)中非常常見(jiàn)的通信方式，這些通信的最底層通信原理其實(shí)不難，但很多初學(xué)者卻學(xué)不會(huì)。

本文分享一些常見(jiàn)通信的底層數(shù)據(jù)傳輸原理。

UART串口

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器。 UART串口是最常見(jiàn)的一種串口通信，下面是串口連接上位機(jī)電腦，以及RS232應(yīng)用的動(dòng)畫(huà)。

如上圖，PC 上通過(guò)UART來(lái)調(diào)試MCU。

上圖，RS-232通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊。

SPI串行通信

SPI：Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口。 SPI是一種常見(jiàn)的串行同步通信協(xié)議，其應(yīng)用也非常廣泛。 下面是SPI數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序圖：

上圖，SPI 數(shù)據(jù)傳輸（1）。

上圖，SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）。

上圖，SPI時(shí)序信號(hào)。

I2C通信

I2C：Inter-Integrated Circuit，字面意思是集成電路之間，是I2C Bus簡(jiǎn)稱(chēng)。

I2C主要是通過(guò)地址來(lái)區(qū)分識(shí)別從機(jī)，其通信原理相對(duì)較簡(jiǎn)單。

上圖，I2C總線以及尋址方式。

紅外遙控

紅外遙控在我們現(xiàn)實(shí)生活中比較常見(jiàn)，家庭各種遙控器大部分都是紅外遙控。

紅外遙控是通過(guò)控制脈寬（高低電平的時(shí)間）來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的，只是它是通過(guò)紅外無(wú)線信號(hào)建立通信鏈路（紅外遮擋了就不行，但可反射）。

如上圖，紅外控制信號(hào)也是一個(gè)串行通訊信號(hào)。

上圖，紅外信號(hào)接收與放大整形電路。

上圖，一個(gè)使用紅外接收光電管控制繼電器進(jìn)行魚(yú)食投喂電路。

串并轉(zhuǎn)換電路

串并轉(zhuǎn)換，就是串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并口數(shù)據(jù)，通過(guò)時(shí)鐘控制串行數(shù)據(jù)一位一位傳輸，湊整（8位）就是一個(gè)并行數(shù)據(jù)了。

這種轉(zhuǎn)換器有很多現(xiàn)成的芯片，原理很簡(jiǎn)單。

上圖，串入、并出移位寄存器。

上圖，由八個(gè)D寄存器組成的移位寄存器。

上圖，串行傳輸示意圖。

其他

這里再分享一些其他串行傳輸?shù)脑恚úㄐ危?/p>

上圖，波形調(diào)制。

上圖，PWM控制LED亮度。

調(diào)幅與調(diào)頻信號(hào)，如上圖。

相位調(diào)制信號(hào)，如上圖。

方波邊沿抖動(dòng)波形，如上圖。