一、单片机中各种通信方式的分类
根据发送方式的不同，通信方式可分为串行通信和并行通信两种,单片几种常用的串行通信有 SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART(常说的串口) 等。
其中，串行通信又可有几种不同的分类：
- 根据数据传送方向，可将串行通信分为单工、半双工、全双工三类；
- 根据数据分段方式的不同，可将串行通信分为同步、异步两类。
1. 串行通信中的单工、半双工、全双工
对于单工、半双工、全双工的概念解释，网上有很多，也很好理解，本文不再赘述。读者可参考CSDN博主【Ruo_Xiao】的博客：单工、半双工和全双工的区别。
本文在这里只放出三张图，以粗略解释其概念：
- 左图：单工
- 中图：半双工
- 右图：全双工
在单片机常用的SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART(常说的串口)中，单总线和I2C是半双工，SPI和UART是全双工。
2.串行通信中的同步和异步
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同步传输：接发双方一定有一个共用的同步时钟，它规定着每个信号持续多久后就进入下一个信号。就像两个人的手表，以秒为单位在行进，若说话者一秒说一个字，倾听者一秒听一个字，就不会出错；如果说话者一秒说一个字，倾听者两秒才听一个字，那么后者就会对信号解析错误。
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异步传输：异步传输的接发双方没有同步时钟，但要规定相同的波特率，也就是规定一个信号持续的时长，这样接收方就能按时长来拆分信号，实际上与同步时钟的原理差不多。另外，异步传输的双方也会商量好相同的起始位、终止位、校验位等。
3. 单片机中的串行通信方式分类表
根据以上串行通信的两种不同分类方式(单工/半双工/全双工、同步/异步)，我们把单片机中的SPI、单总线(1-wire)、I2C、UART**总结如下：
| 通信方式 | 所需线束 | 单/半/全 | 同/异 |
|---|---|---|---|
| UART | TXD、RXD、GND | 全双工 | 异步 |
| 单总线(1-wire) | DQ:发送/接收端 | 半双工 | 异步 |
| SPI | SCK：同步时钟、MISO：主机输入/从机输出、MOSI：主机输出/从机输入 | 全双工 | 同步 |
| I2C | SCL：同步时钟、SDA：数据输入/输出 | 半双工 | 同步 |
根据上表可以看出，半双工的通讯方式往往只有一根线，既用来发送、也用来接收；全双工有两根线，一根用来发送，另一根用来接收；
同步的通讯方式往往有一根同步时钟线；异步却没有。
二、RS232转换器
在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，RS232的作用就是使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
RS232是一种通讯协议，根据这种协议设计的连接头叫做DB9，DB9共有9个针头，如下图所示：
虽然它也有负责发送、接收的针头，但不能直接把串口的发送、接收针头接上来，而也要通过DB9母口来进行对接，否则会因电压不同导致不可预测的后果。
三、 UART串口内部结构示意图
UART串口的内部结构并不复杂，但要细究起来，东西也很多，博主在这里根据正点原子的课程，把其内部结构大致分为几块，标在下图：
串口内部在发送端和接收端都有发送/接收缓冲器和发送/接收寄存器；
且有一个公共的控制波特率的时钟信号发送器；
以及一些控制中断、标志位等的寄存器。