pic单片机外围接口解析：串口、I2C、SPI，玩转外设功能

# 1. pic单片机外围接口概述**

pic单片机的外围接口是与外部设备通信的重要手段，它提供了丰富的功能，如串口通信、I2C通信、SPI通信等。这些接口可以连接各种外部设备，如传感器、显示器、存储器等，极大地扩展了pic单片机的应用范围。

pic单片机的外围接口通常通过寄存器进行配置和控制，每个接口都有其特定的寄存器组。通过对这些寄存器的操作，可以设置接口的工作模式、数据格式、波特率等参数。

pic单片机的外围接口具有较高的灵活性，可以根据不同的应用需求进行配置。例如，串口接口可以配置为不同的波特率和数据格式，以满足不同的通信要求。I2C接口可以连接多个从设备，实现多主从通信。SPI接口可以实现高速数据传输，适用于数据量较大的应用。

# 2. 串口接口

### 2.1 串口通信原理

串口通信是一种异步通信方式，它使用一根发送线和一根接收线进行数据传输。数据以串行的方式传输，即一个比特接一个比特地传输。

串口通信的时序由波特率决定。波特率是指每秒传输的比特数。常见的波特率有 9600、19200、38400、57600、115200 等。

串口通信还使用奇偶校验位来检测数据传输中的错误。奇偶校验位是一个额外的比特，它使传输的数据中 1 的个数为奇数或偶数。接收方可以根据奇偶校验位来判断数据是否传输正确。

### 2.2 PIC 单片机串口配置

PIC 单片机有专门的串口模块，用于实现串口通信。串口模块的配置主要包括以下几个方面：

- **波特率设置：**通过设置波特率寄存器来设置波特率。
- **数据位设置：**设置数据位数，可以是 5 位、6 位、7 位或 8 位。
- **停止位设置：**设置停止位数，可以是 1 位或 2 位。
- **奇偶校验设置：**设置奇偶校验方式，可以是无校验、奇校验或偶校验。

### 2.3 串口通信编程实例

以下是一个使用 PIC 单片机进行串口通信的编程实例：

#include <xc.h>

void main() {
    // 设置波特率为 9600
    SPBRG = 25;

    // 设置数据位为 8 位
    TXSTA1bits.TX9 = 0;

    // 设置停止位为 1 位
    TXSTA1bits.TX9 = 0;

    // 设置奇偶校验为无校验
    TXSTA1bits.TX9 = 0;

    // 发送数据
    TXREG1 = 'A';

    // 等待数据发送完成
    while (TXSTA1bits.TRMT == 0);
}

在这个实例中，我们使用的是 PIC18F4550 单片机。通过设置 SPBRG 寄存器，我们将波特率设置为 9600。然后，我们通过设置 TXSTA1 寄存器，配置了数据位、停止位和奇偶校验。最后，我们通过设置 TXREG1 寄存器发送数据。

# 3. I2C接口**

### 3.1 I2C通信原理

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于连接多个设备（主设备和从设备）。它采用主从模式，主设备控制通信流程，从设备响应主设备的请求。

I2C通信使用两根信号线：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。主设备通过SCL线控制通信时序，通过SDA线发送和接收数据。

I2C通信过程包括以下步骤：

1. **起始条件：**主设备拉低SDA线，同时拉低SCL线。
2. **设备地址：**主设备发送从设备地址（7位或10位），地址后跟一个读/写位（0表示写，1表示读）。
3. **应答位：**从设备收到地址后，如果地址匹配，则拉低SDA线表示应答。
4. **数据传输：**主设备发送或接收数据，每个字节后都有一个应答位。
5. **停止条件：**主设备拉高SDA线，同时拉高SCL线。

### 3.2 pic单片机I2C配置

pic单片机提供了I2C模块，可以通过寄存器配置和控制I2C通信。

**寄存器配置：**

- **SSPCON1：**控制I2C模式、时钟频率和中断使能。
- **SSPCON2：**控制数据格式、时钟极性和相位。
- **SSPADD：**设置I2C波特率。

**配置步骤：**

1. 设置SSPCON1寄存器，选择I2C模式（SSPM=0100）和时钟频率（SSPx=00）。
2. 设置SSPCON2寄存器，选择数据格式（7位或10位）、时钟极性（SSPx=0）和相位（SSPx=0）。
3. 根据所需的波特率计算SSPADD值，并写入SSPADD寄存器。

### 3.3 I2C通信编程实例

以下是一个pic单片机I2C通信编程实例，演示如何向从设备写入数据：

#include <xc.h>

// I2C从设备地址
#define SLAVE_ADDRESS 0x50

void main() {
    // 配置I2C模块
    SSPCON1 = 0x28; // I2C模式，时钟频率为FOSC/16
    SSPCON2 = 0x00; // 7位数据格式，时钟极性为低，相位为上升沿
    SSPADD =