SPI、I2C、UART三种串行总线的原理、区别及应用

1、简单描述：SPI 和 I2C 这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或者其他元器件如传感器和芯片之间的通信。SPI和IIC是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米 ,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用 IIC,I2C能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。I2C 是多主控总线， 所以任何一个设备都能像主控器一样工作， 并控制总线。总线上 每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力， 它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个I2C 总线上共存这两种线属于低 速传输；而 UART 是应用于两个设备之间的通信，如用

2、单片机做好的设备和计算机的通信。这样的通信可以做长距离的。UART 和 ,UART 就是我们指的串口 ，速度比上面 三者快 ,最高达 100K左右 ,用与计算机与设备或者计算机和计算之间通信，但有 效范围不会很长 , 约 10 米左右 ,UART优点是支持面广 , 程序设计结构很简单, 随着 USB 的发展 ,UART 也逐渐走向下坡；SmBus 有点类似于 USB 设备跟计算机那样的短距离通信。简单的狭义的说SPI 和 I2C 是做在电路板上的。而UART 和 SMBU 是在机器外面连接两个机器的。详细描述：1、 UART(TX,RX 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

3、。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(CLK,I/O,O,CS) 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(SCL,SDA) 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。SPI : 高速同步串行口。3? 4 线接口，收发独

4、立、可同步进行UART 通用异步串行口。按照标准波特率完成双向通讯，速度慢SPI: 一种串行传输方式，三线制 ，网上可找到其通信协议和用法的3 根线实现数据双向传输串行外围接口Serial peripheral interfaceUARTUART通用异步收发器是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C 数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C 接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART 还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节， 供计算机内部使用并行数据的器件使

5、用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。 处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART 还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新 的 UART 是 16550, 它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16 字节数据，而通常的 UART 是 8250 。现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有 16550 UART 。I2C:能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。I2C 是 多

6、主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。 总线上每一个设备都有一个独一无二的地址， 根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个 I2C 总线上共存。I2CI2C总线：总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此 I2C 总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25 英尺，并且能够以 10Kbps 的最大传输速率支持 40 个组件。 I2C 总线的另一个优点是，它支持多主控（multimasteri ng ），其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够

7、控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。UART ：单端，远距离传输。大多数计算机包含两个基于RS232 的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB 兼容的设备也带有RS-232 口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串 口按位（ bit ）发送和接收字节。尽管比按字节（ byte ）的并行通信慢，但是串 口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 它很简单并且能够实 现远距离通信。比如 IEEE488 定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20 米，并且任意两个设备间的长度不得超过2 米；而对于串

8、口而言，长度可达1200 米。具体的适用范围就可多了，军用，医疗. 到处到能用。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 S

9、PI 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) , 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

10、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)器(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 UAR 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