SPI、I2C、UART三种串行总线的区别

伊海

第一个区别当然是名字：

SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);
I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)
UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)

第二，区别在电气信号线上：
SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。

SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。
如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。

I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。
如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。

（注：I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）

UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。
显然，如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。

第三，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；

第四，看看牛人们的意见吧！
wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且I2C使用上拉电阻，我觉得抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。SPI实现要简单一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。
quickmouse：I2C的速度比SPI慢一点，协议比SPI复杂一点，但是连线也比标准的SPI要少。

伊海

1、SPI(Serial Peripheral Interface串行外围接口)：高速、全双工、同步串行口。
三或四个信号用于数据交换：
SIMO:从进，主出
SOMI:从出，主进
UCLK:时钟，由主机驱动，从机用它发送和接收数据
STE：从机发送允许，用于四线模式中控制多主从系统中的多个从机

三线SPI组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)；当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。四线SPI模式用附加控制线，来允许从机数据的发送和接收，它由主机控制。

SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。
提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。

主从设备间可以实现全双工通信，SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,地位在后,为全双工通信。
如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。

UART需要固定的波特率，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。
SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

2、I2C(Inter IC Bus)接口定义：
I2C总线是双向两线(SCL——串行时钟、SDA——串行数据线)制同步串行总线，具有竞争检测和仲裁机制，可使多个主机任意同时发送数据而不破坏总线 上的数据信息。非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。
特点：
A、每个连到总线上的器件都可由软件唯一的地址寻址，并建立简单的主从关系。主器件既可作为发送器，又可作为接收器。
B、同步时钟允许器件通过总线以不同的波特率进行通信
C、同步时钟可以作为停止和重新启动串行口发送的握手方式
D、连接到同一总线上的集成电路器件数只受400PF的总大总线电容的限制
如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。

注：组成I2C总线的串行数据线SDA和串行时钟线SCL必须经过上拉电阻Rp接到正电源上，连接到总线上的器件的输出极必须为“开漏”或“开集”的形式，

以便完成“线与”的功能。

I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。

伊海

各种接口之间的区别如下：
1、UART和USART两个别区说不出来，USART是新出的，不过区别在什么地方我也搞不清楚。UART就是两线，一根发送一根接收，可以全双工通信，线数也比较少。数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快。在多机通信上面用的最多。
2、SPI接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART的缺点也就是它的优点了，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。
3、I2C接口也是两线接口，它是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的，通信速度不高，程序写起来也比较复杂。一般单片机系统里主要用来和24C02等小容易存储器连接