SPI，I2C和UART的总结

参考：

嵌入式工程师面对IIC和SPI时，该怎么选择？

SPI、I2C、UART（即串口）三种串行总线详解

区别：

1. UART是全双工方式，主机和从机至少要接三根线，RX（接收）、TX（发送）和GND；

2. SPI是全双工串行总线，由一个主设备和多个从设备组成，由四跟信号线组成：SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）、SCK（串行移位时钟）、CS（从使能），以CS选择从机；

3. IIC是半双工通信，由两根信号线组成：SCL（时钟线）和SDA（数据线），以地址选择从机。 

1、名字上的区别：  
SPI: (Serial Peripheral Interface)，串行外设接口  
IIC: (INTER IC BUS)，IC之间的总线  
UART: (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)，通用异步收发器  
2、电气信号上的区别  
a.SPI总线主要由三条信号线组成：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。主从设备可以实现全双工通信，当有多个从设备是，还可以增加一条从设备选择线。  
b.IIC总线是双向、两线（SCL、SDA）、串行、多控接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合器件之间近距离、非经常性的数据通信。  
c.UART总线是异步串口，一般由波特率产生器、UART接收器、UART发送器组成，硬件上有两根线，发送与接收各占一根线。  
3、SPI和UART可以实现全双工，但是IIC不行。 

1.UART是全双工通信方式，两根数据线RX和TX，通信时双方需要共地，数据的传输速度由波特率决定，所以每位数据的收发完全依靠精确的时间来控制。

2.IIC总线是半双工通信方式，支持一个主机多个从机，在通信时主机必须固定，通过地址来区分从机，两根数据线SCL,SDA,数据的收发依靠时钟线进行控制。

3.SPI总线是全双工通信方式，支持一个主机多个从机，通信是主机可以发生改变，是真正的多主机总线，4跟数据线,CS,MISO,MOSI,SCL,通过片选线来控制与哪个从机进行通信，通过时钟线控制数据收发。

    SPI 是全双工串行通信协议，由SCK、MISO、MOSI三根线组成，另外一般具有SPI_EN引脚，用于连接多个从机。通信由主机发起，发送数据的同时也接收数据。SPI具有协议简单，使用便捷等特点。
    IIC是半双工通信协议，只由两根线SCK、DATA组成。每个IIC器件都具有一个独一无二的器件地址，接入IIC网络中，通信时通过地址来识别从机。

对比项	UART	SPI	I2C
信号线数目	3根，RX、TX、GND	4根，SDO、SDI、SCLK、SS	2根，SDA、SCLK
设备从属关系	——	存在主从设备。SPI用片选信号选择从机	存在主从设备。IIC用地址选择从机。
通信方式	全双工通信	全双工通信	半双工通信
通信速率	速度慢	比I2C总线要快，速度可达到几Mbps	I2C的速度比SPI慢
应用领域	1、UART常用于控制计算机与串行设备的芯片 2、就是我们经常所说的串口，基本都用于调试。	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	I2C一般是用在同一个板子上的2个IC之间的通信 ，它可以替代标准的并行总线，连接各种集成电路和功能模块。
传输距离			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
通信特征	异步，一帧可以传5/6/7/8位	同步，SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停。从最高位开始传。	同步，电平信号，一次连续8bit。从最高位开始传
协议复杂度	结构比较复杂	SPI实现要比UART简单，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。	协议比SPI复杂，但是连线比标准的SPI要少
对比		在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信,显得简单高效。 在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。