通信協議：所謂通信協議是指通信雙方的一種約定。約定包括對數據格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統一規定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規程，或稱傳輸控制規程，它屬于ISO'S OSI七層參考模型中的數據鏈路層。目前，采用的通信協議有兩類：異步協議和同步協議。

同步協議又有面向字符和面向比特以及面向字節計數三種。其中，面向字節計數的同步協議主要用于DEC公司的網絡體系結構中。

異步協議：一個字符一個字符地傳輸，每個字符一位一位地傳輸，傳輸一個字符時，以起始位開始，然后傳輸字符本身的各位，接著傳輸校驗位，最后以停止位結束該字符的傳輸。一次傳輸的起始位、字符各位、校驗位、停止位構成一組完整的信息，稱為幀(Frame-)。幀與幀之間可有任意個空閑位。起始位之后是數據的最低位。

串口通信(Serial Communication)， 是指外設和計算機間，通過數據信號線 、地線、控制線等，按位進行傳輸數據的一種通訊方式。這種通信方式使用的數據線少，在遠距離通信中可以節約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸低。

當前比較流行的串行通信協議主要有EIA-232、EIA-232、EIA-485、USB、IEEE 1394幾種：

以下著重介紹I2C總線：

一、I2C總線概述：

I2C總線是PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機系統所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。I2C總線只有兩根雙向信號線。一根是數據線SDA，另一根是時鐘線SCL。如下圖：

I2C總線通過上拉電阻接正電源。當總線空閑時，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關系。如下圖：

每個接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機與其它器件間的數據傳送可以是由主機發送數據到其它器件，這時主機即為發送器。由總線上接收數據的器件則為接收器。在多主機系統中，可能同時有幾個主機企圖啟動總線傳送數據。為了避免混亂， I2C總線要通過總線仲裁，以決定由哪一臺主機控制總線。

二、I2C總線數據傳送：

1、數據位的有效性規定

I2C總線進行數據傳送時，時鐘信號為高電平期間，數據線上的數據必須保持穩定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數據線上的高電平或低電平狀態才允許變化。如下圖：

2、起始信號和終止信號

SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。如下圖：

起始和終止信號都是由主機發出的，在起始信號產生后，總線就處于被占用的狀態；在終止信號產生后，總線就處于空閑狀態。連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。接收器件收到一個完整的數據字節后，有可能需要完成一些其它工作，如處理內部中斷服務等，可能無法立刻接收下一個字節，這時接收器件可以將SCL線拉成低電平，從而使主機處于等待狀態。直到接收器件準備好接收下一個字節時，再釋放SCL線使之為高電平，從而使數據傳送可以繼續進行。 

3、數據傳送格式

(1)字節傳送與應答

每一個字節必須保證是8位長度。數據傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的字節后面都必須跟隨一位應答位（即一幀共有9位）。如下圖：

由于某種原因從機不對主機尋址信號應答時（如從機正在進行實時性的處理工作而無法接收總線上的數據），它必須將數據線置于高電平，而由主機產生一個終止信號以結束總線的數據傳送；

如果從機對主機進行了應答，但在數據傳送一段時間后無法繼續接收更多的數據時，從機可以通過對無法接收的第一個數據字節的“非應答”通知主機，主機則應發出終止信號以結束數據的繼續傳送；

當主機接收數據時，它收到最后一個數據字節后，必須向從機發出一個結束傳送的信號。這個信號是由對從機的“非應答”來實現的。然后，從機釋放SDA線，以允許主機產生終止信號。

(2)數據幀率格式

I2C總線上傳送的數據信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數據信號。在起始信號后必須傳送一個從機的地址（7位），第8位是數據的傳送方向位（R/T），用“0”表示主機發送數據（T），“1”表示主機接收數據（R）。每次數據傳送總是由主機產生的終止信號結束。但是，若主機希望繼續占用總線進行新的數據傳送，則可以不產生終止信號，馬上再次發出起始信號對另一從機進行尋址。

在總線的一次數據傳送過程中，可以有以下幾種組合方式：

①主機向從機發送數據，數據的傳送方向在整個傳送過程中不變：

【注】有陰影部分表示數據由主機向從機傳送，無陰影部分則表示數據由從機向主機傳送。

      A表示應答， A非表示非應答（高電平）。S表示起始信號，P表示終止信號。

②主機在第一個字節后，立即從從機讀數據：

③在傳送過程中，當需要改變傳送方向時，起始信號和從機地址都被重復產生一次，但兩次讀/寫方向位正好反相。

4、總線的尋址

I2C總線有明確規定：采用7bit尋址字節（尋址字節是起始信號后的第一個字節）。

【注】D7～D1位組成從機的地址。D0位是數據傳送方向位，為“0”時表示主機向從機寫數據，為“1”時表示主機由從機讀數據。

主機發送地址時，總線上的每個從機都將這7位地址碼和自己的地址比較，如果相同，則認為自己被主機尋址，根據R/T位將自己確認為發送器或者接收器。

從機的地址由固定部分和可編程部分組成。在一個系統中，可能希望接入多個相同的從機，從機地址中可以編程的部分決定了可接入總線該類器件的最大數目。如一個從機的7位尋址位有4位是固定位，3位是可編程位，這時僅能尋址8個同樣的器件，即可以有8個同樣的器件接入到該I2C總線系統中。

附：單片機I2C串行總線數據傳送模擬

子程序：

1）總線的初始化

Void init()

{      

SDA = 1;

   delay(  );

   SCL = 1;

   delay(  );

}

將總線都拉高以釋放總線

2）啟動信號

void start()

{

   SDA = 1;

   delay(  );

   SCL = 1;

   delay(  );

   SDA = 0;

   delay(  );

}

SCL在高電平期間，SDA一個下降沿啟動信號

3）應答信號

void respons()

{

   Uchar i=0;

SCL = 1;

   delay(  );

   While((SDA == 1)&&(i < 255))

{

i++;

SCL = 0;

   delay(  );

}

}

SCL在高電平期間，SDA被從設備拉為低電平表示應答，上面的代碼中有一個（SDA == 1）和（i <<255）與關系，表示若在一段時間內沒有收到從器件的應答則主器件默認從器件已經收到數據而不再等待應答信號，如果不加這個延時退出，一旦從器件沒有發送應答信號，程序將永遠停在這里，而真正的程序中不允許這樣的情況發生。

4）停止信號

void stop()

{

   SDA = 0;

   delay(  );

   SCL = 1;

   delay(  );

   SDA = 1;

   delay(  );

}

SCL在高平期間，SDA一個上升沿停止信號。

5）寫一個字節

void writebyte(uchar data)

{

   Uchar i,temp;

   temp = data;

   for(i=0;i<8,i++)

{

   temp=temp<<1;

   SCL=0;

    Delay();

   SDA=CY;

   Delay();

   SCL=1;

   Delay();

}

SCL=0;

Delay();

SDA=1;

Delay();

}

串行發送一個字節時，需要把這個字節中的8位一位一位的發出，temp=temp<<1表示左移，將最高位移入PSD寄存器CY位中然后將CY賦給SDA，進而咋SCL的控制下發送出去。

6）讀一個字節

Uchar readbyte()

{

Uchar i,k;

SCL=0;

Delay();

   SDA=1

   For(i=0;i<8;i++)

   {

SCL=1;

Delay();

K = (k<<1)|SDA;

       SCL=0;

       Delay();

   }

  Delay();

  Retrun k;

}

串行接受一個字符時需要將8位一位一位的接收，然后再組合成一個字節，上面代碼中我們定義了一個臨時變量k，將k左移一位后與SDA進行或運算，依次把8個獨立的位放入一個字節中來完成接收。