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uart和spi和iic的區(qū)別？

來源：

2025-03-17

類別：基礎知識

拍明芯城

UART（通用異步收發(fā)傳輸器）、SPI（串行外設接口）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、總線拓撲、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
UART	2根	TX（發(fā)送線）、RX（接收線）
SPI	3根或4根	SCK（時鐘線）、MOSI（主設備輸出從設備輸入數(shù)據(jù)線）、MISO（主設備輸入從設備輸出數(shù)據(jù)線）、SS/CS（從設備選擇線，某些情況下可省略）
I2C	2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)整設置提高速度
SPI	通?？梢赃_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，標準模式下最高可達100kbps，快速模式下最高可達400kbps，高速模式下最高可達3.4Mbps

三、總線拓撲

協(xié)議	總線拓撲結構
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，一個主設備可以控制多個從設備，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，具有廣泛的設備支持，多種設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、應用場景

協(xié)議	常見應用場景
UART	嵌入式系統(tǒng)調(diào)試、短距離設備間通信（如計算機與外部設備）、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、汽車電子等領域

總結

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，應根據(jù)具體的應用需求、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。

責任編輯：Pan

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