現(xiàn)有的外設接口的優(yōu)缺點：

電路連接都是有VCC，GND兩根電源線的，后面不再贅述了。應用的外設都局限在板載的一些低速低通信量芯片或模塊，高性能或特殊需求的外設接口和此文無關。

單線總線（1-wire）

如18B20，硬件鏈接只需一根數(shù)據(jù)線，非常簡單，但在編程和CPU效率上卻很不理想，沒有中斷通知，通訊速率很低，而且在一個完整訪問周期內(nèi)不允許被中斷。

I2C總線

I2C 接口的EEprom,只需要I2C兩根接線，cpu主動讀寫數(shù)據(jù)。

I2C 接口的 溫濕度傳感器芯片，只需要I2C兩根接線，需要cpu主動查詢。

I2C 接口的多軸重力加速度傳感器，除了I2C兩根接線外還需要一根中斷線通知CPU狀態(tài)有變化。

I2C 接口的觸摸屏，除了I2C兩根接線外還需要一根中斷線，一根復位/喚醒線。

通信速率較低，可以掛接多個從設備。總的來講I2C接口還是比較簡潔的，編程也不太復雜。

SPI總線

SPI接口的無線模塊，SPI 4根線，一根中斷線，一根復位/喚醒線，共計6根線。

SPI接口通信速率較高，但鏈接線數(shù)較多，尤其在掛接多個從設備時，每多一個設備都要多一條片選線和中斷線。另外SPI接口雖然是全雙工接口，可到目前為止我還從來沒見過使用全雙工的情況。

串口

Uart接口的從器件，自帶收發(fā)中斷，一般就收發(fā)兩根線，為異步通信，通信速率低距離較短，為兩主機對話模式，作為從機接口的話，編程相對復雜。

USB總線

差分兩線鏈接，硬件鏈接很簡單，速率高，距離遠，但芯片實現(xiàn)復雜，軟件協(xié)議也很復雜，不適用于板載的低成本低功耗低復雜度從屬器件。

雖然I2C，SPI總線都是可掛接多個從設備，但實際開發(fā)中大多數(shù)都是只掛一個從設備；即使真得要掛接多個從設備，在軟硬件設計上也要多加小心，系統(tǒng)魯棒性不是很好。另外實現(xiàn)中斷通知，復位喚醒還需要借助額外的gpio引腳連接和中斷響應處理，不夠簡潔。

而且有SPI，Uart還有多種硬件鏈接上的擴展或變體，使得軟硬件設計不好統(tǒng)一處理。

基于以上情況，個人構想（不著邊際，胡思亂想）這樣一種從設備總線，適用于通信量不是很大（幾字節(jié)到幾K字節(jié)），速率要求不高（100K~100Mbps），距離不是很遠(1~100cm)，有中斷通知，休眠喚醒，硬件復位等操作需求的情況。主要是在I2C總線基礎上實現(xiàn)，命名為

TWI（tow wire interface）

特性如下：

1. 只需兩根線，3.3V TTL電平，不需要額外擴展硬件線路，鏈接簡單易實現(xiàn)。簡潔統(tǒng)一的電路接口，標準易擴展的報文協(xié)議。

2. 只接一個從設備，免去了片選信號或地址字段，消除了總線競爭會引發(fā)的各種異常，因而大幅簡化了芯片和軟件復雜度。

3. 為同步傳輸方式，類似I2C總線，一根時鐘線，一根數(shù)據(jù)線。相比于異步傳輸抗干擾強，通信速率高。即便用gpio模擬該總線，在通信中因CPU中斷響應而拉長比特位也不影響傳輸準確性。

4. 時鐘線由主機推挽輸出，從機為輸入端，空閑時為高電平，如果芯片處于休眠狀態(tài)，時鐘線置低能喚醒從機。

數(shù)據(jù)線為半雙工方式，主從都可為輸入模式，或開漏輸出模式，需要外部電阻上拉，所以空閑時也為高電平。在空閑狀態(tài)下，如果從器件有消息通知主機，可以發(fā)送一個低電平脈沖，這時主機中斷響應，待數(shù)據(jù)線被從機釋放恢復高電平后，主機方可發(fā)送數(shù)據(jù)。

在通信過程中如果從機出現(xiàn)忙碌，故障等問題也可一直保持數(shù)據(jù)線拉低，主機則一直等到從機釋放數(shù)據(jù)線后，才可繼續(xù)通信，查詢從機狀態(tài)。

5. 通信以字節(jié)為單位，每字節(jié)8位，高位先出。每次通信必須為一個完整報文，報文格式固定但長度不定。

通信中每發(fā)一字節(jié)不需要有應答過程，I2C每收發(fā)一字節(jié)都有一個應答過程，這會使得芯片電路和軟件實現(xiàn)變得復雜，同時也影響通信速率。SPI就沒有校驗位，校驗可以在報文收發(fā)完成后整體校驗。

6.每個從機都有一個最多128字節(jié)的寄存器組，報文通信就是讀取或改寫這一組寄存器值。電路上通過移位寄存器便可以實現(xiàn)。

對于一般的傳感器或控制器，這最大的128個字節(jié)足夠一個報文就傳輸足夠多的信息。對于加大數(shù)據(jù)訪問量的芯片則需要通過寄存器間接訪問了。如對于存儲類芯片則不夠，可以先一個短報文設定內(nèi)存訪問地址，后一個起始地址設為127,讓首字節(jié)自后的數(shù)據(jù)訪問內(nèi)存。SPI接口的無線模塊很多就是類似這樣的方式。

7.報文的首字節(jié)高7位為寄存器地址(0~127)，最低位為讀寫控制位（0為寫1為讀），表明第二字節(jié)從哪一個寄存器開始讀寫。

如果報文首字節(jié)為0，即表示要從0寄存器開始寫，從機要忽略后面的數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)長度大于等于4字節(jié)時，從機要進行硬件復位，復位后處于接收模式，等待主機命令。所以從機的0號寄存器應當不分配其他功能位。

與I2C相比是

去掉了起始位，停止位處理

去掉應答

去掉多主機多從機情況

去掉報文10位設備地址的情況

增加寄存器地址段

增加硬件喚醒復位功能

增加中斷觸發(fā)功能

與SPI相比是

去掉了片選信號

將收發(fā)兩線合并成一線

SPI的4種電平相位模式統(tǒng)一為一種

增加硬件喚醒復位功能

增加中斷觸發(fā)功能

可以看做是I2C與SPI總線的結合體變種，電路連接類似于I2C，而字節(jié)傳輸協(xié)議和芯片實現(xiàn)方式類似于SPI，但軟硬件實現(xiàn)起來都更簡潔。