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uart和spi和iic的區(qū)別?

來源:
2025-03-17
類別:基礎(chǔ)知識
eye 13
文章創(chuàng)建人 拍明芯城

UART(通用異步收發(fā)傳輸器)、SPI(串行外設(shè)接口)和I2C(Inter-Integrated Circuit,芯片間總線)是三種常見的串行通信協(xié)議,它們在硬件連接、總線速度、總線拓?fù)?、傳輸方式等方面存在顯著差異。以下是它們的主要區(qū)別:

一、硬件連接


協(xié)議連接線數(shù)線定義
UART2根TX(發(fā)送線)、RX(接收線)
SPI3根或4根SCK(時鐘線)、MOSI(主設(shè)備輸出從設(shè)備輸入數(shù)據(jù)線)、MISO(主設(shè)備輸入從設(shè)備輸出數(shù)據(jù)線)、SS/CS(從設(shè)備選擇線,某些情況下可省略)
I2C2根SDA(數(shù)據(jù)線)、SCL(時鐘線)


二、總線速度


協(xié)議總線速度范圍
UART波特率可調(diào),常見值如9600、19200、115200等,可通過調(diào)整設(shè)置提高速度
SPI通??梢赃_(dá)到MHz級別的傳輸速率,具體取決于時鐘頻率
I2C傳輸速率較低,標(biāo)準(zhǔn)模式下最高可達(dá)100kbps,快速模式下最高可達(dá)400kbps,高速模式下最高可達(dá)3.4Mbps

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三、總線拓?fù)?/span>


協(xié)議總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
UART點對點通信,通常只支持一個發(fā)送器和一個接收器
SPI支持主從模式,一個主設(shè)備可以控制多個從設(shè)備,適用于一對多的連接方式
I2C支持多主機和多從機通信,多個設(shè)備可以共享同一條總線


四、傳輸方式


協(xié)議傳輸方式同步方式
UART異步傳輸不需要時鐘信號,通過起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位進行幀的組織和同步
SPI同步傳輸需要時鐘信號(由主設(shè)備提供),數(shù)據(jù)在時鐘信號的同步下進行傳輸
I2C同步傳輸需要時鐘信號(由主設(shè)備提供),數(shù)據(jù)在時鐘信號的同步下進行傳輸



五、其他特點


協(xié)議特點
UART實現(xiàn)簡單,只需要兩根信號線即可完成數(shù)據(jù)的雙向傳輸,支持多種數(shù)據(jù)位長度、校驗方式和停止位長度
SPI全雙工通信,數(shù)據(jù)可以同時在兩個方向上傳輸,適用于高速數(shù)據(jù)傳輸,但沒有應(yīng)答機制和時鐘同步的限制
I2C節(jié)省引腳資源,只需要兩根信號線,具有廣泛的設(shè)備支持,多種設(shè)備可以共享同一條總線,但通信距離相對較短,受電平信號衰減和噪聲干擾的影響


六、應(yīng)用場景


協(xié)議常見應(yīng)用場景
UART嵌入式系統(tǒng)調(diào)試、短距離設(shè)備間通信(如計算機與外部設(shè)備)、工業(yè)自動化中的短距離通信
SPI存儲器通信(如EEPROM、Flash等)、傳感器通信、顯示驅(qū)動、數(shù)字信號處理器通信等需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?/span>
I2C嵌入式系統(tǒng)中的傳感器、存儲器、顯示器等模塊的通信,電子設(shè)備中的芯片組件、接口芯片等通信,工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域


總結(jié)

UART、SPI和I2C各有其獨特的優(yōu)勢和適用場景。在選擇通信協(xié)議時,應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求、硬件條件和環(huán)境因素進行綜合考慮。例如,在需要高速數(shù)據(jù)傳輸和簡單硬件接口的場景中,SPI可能是一個合適的選擇;在需要節(jié)省引腳資源并實現(xiàn)多點通信的場景中,I2C可能更為合適;而在短距離、點對點通信且對硬件要求不高的場景中,UART則是一個經(jīng)濟、實用的解決方案。


責(zé)任編輯:Pan

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標(biāo)簽: 串行外設(shè)接口

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