硬件工程师面试必备：SPI、I2C、UART协议解析

向主机发送数据。 3)通信结束后，主机拉高片选线，从机进入等待状态。 1.2I2C I2C（Inter-Integrated Circuit）是由飞利浦（现NXP）公司开发的一种两线制同步串行总线协议，用于连接微控制器和各种外围设备，如传感器、显示驱动器等。I2C只需要两条线，一条是串行数据线（SDA），另一条是串行时钟线（SCL），通过这些线，主机可以与一个或多个从设备进行通信。 1.2.1I2C时序 I2C通信基于起始位、数据位、停止位以及ACK（应答）位的时序。起始位后，数据由主机按字节发送，每个字节后跟一个从机的ACK位，表示从机已接收到数据。停止位标志着一次通信的结束。 1.2.2I2C传输速率 I2C的传输速率通常较低，一般在100kbps（快速模式）至3.4Mbps（高速模式）之间。速率取决于时钟周期和总线电容。 1.2.3IIC为什么要加上拉电阻 I2C总线是开漏输出，需要上拉电阻来维持高电平。上拉电阻的选择影响着信号的上升时间、总线的驱动能力和功耗，同时还能防止总线冲突。 1.3I2C、SPI、UART协议的速率等问题 这三种协议各有优缺点。I2C适合低速、低功耗的短距离通信；SPI提供更高的速度，但需要更多线缆；UART则适用于长距离通信，速率较慢，但仅需两根线。 1.4串口通信（UART） UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种异步串行通信协议，通常用于设备间的简单通信。波特率决定了数据传输的速度，数据帧结构包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。常见的UART芯片有MAX232等。 1.5TCP/IP协议的层数 TCP/IP协议栈由四层构成：应用层、传输层、网络层和链路层。OSI模型则分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 1.6OSI(开放式系统互联)模型 OSI模型是理论上的通信模型，为网络通信提供了一个分层结构的标准框架，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都有特定的功能，如物理层处理信号传输，传输层负责端到端的可靠传输。 1.7802.11协议族/调制方式 802.11是IEEE定义的无线局域网（WLAN）标准，包含多种调制方式，如802.11a/g/n/ac等，它们分别对应不同的数据传输速率和频段。调制方式如OFDM（正交频分复用）提高了无线通信的效率和带宽利用率。 1.8对CAN通讯了解多少？ CAN（Controller Area Network）是一种多主站的串行通信协议，广泛应用于汽车、工业自动化等领域。CAN协议具有错误检测能力强、抗干扰性好、实时性强等特点，采用仲裁机制解决多个节点同时发送数据的问题。 这些知识点涵盖了硬件工程师在面试中可能遇到的协议相关问题，包括SPI、I2C、UART、TCP/IP、OSI模型和802.11无线通信协议等，这些都是构建和理解硬件系统通信的基础。