UART、SPI、 I2C等串行通信是嵌入式開發中非常常見的通信方式，這些通信的最底層通信原理其實不難，但很多初學者卻學不會。

本文分享一些常見通信的底層數據傳輸原理。

UART串口

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發傳輸器。 UART串口是最常見的一種串口通信，下面是串口連接上位機電腦，以及RS232應用的動畫。

如上圖，PC 上通過UART來調試MCU。

上圖，RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊。

SPI串行通信

SPI：Serial Peripheral Interface，串行外設接口。 SPI是一種常見的串行同步通信協議，其應用也非常廣泛。 下面是SPI數據傳輸的時序圖：

上圖，SPI 數據傳輸（1）。

上圖，SPI數據傳輸（2）。

上圖，SPI時序信號。

I2C通信

I2C：Inter-Integrated Circuit，字面意思是集成電路之間，是I2C Bus簡稱。

I2C主要是通過地址來區分識別從機，其通信原理相對較簡單。

上圖，I2C總線以及尋址方式。

紅外遙控

紅外遙控在我們現實生活中比較常見，家庭各種遙控器大部分都是紅外遙控。

紅外遙控是通過控制脈寬（高低電平的時間）來實現通信的，只是它是通過紅外無線信號建立通信鏈路（紅外遮擋了就不行，但可反射）。

如上圖，紅外控制信號也是一個串行通訊信號。

上圖，紅外信號接收與放大整形電路。

上圖，一個使用紅外接收光電管控制繼電器進行魚食投喂電路。

串并轉換電路

串并轉換，就是串行數據轉成并口數據，通過時鐘控制串行數據一位一位傳輸，湊整（8位）就是一個并行數據了。

這種轉換器有很多現成的芯片，原理很簡單。

上圖，串入、并出移位寄存器。

上圖，由八個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的原理（波形）：

上圖，波形調制。

上圖，PWM控制LED亮度。

調幅與調頻信號，如上圖。

相位調制信號，如上圖。

方波邊沿抖動波形，如上圖。