SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別

1、SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別第一個(gè)區(qū)別當(dāng)然是名字：    SPI(Serial Peripheral Interface：串行外設(shè)接口);    I2C(INTER IC BUS：意為IC之間總線)    UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用異步收發(fā)器)第二，區(qū)別在電氣信號(hào)線上：    

2、;SPI總線由三條信號(hào)線組成：串行時(shí)鐘(SCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)。SPI總線可以實(shí)現(xiàn) 多個(gè)SPI設(shè)備互相連接。提供SPI串行時(shí)鐘的SPI設(shè)備為SPI主機(jī)或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機(jī)或從設(shè)備(Slave)。主從設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信，當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，還可以增加一條從設(shè)備選擇線。    如果用通用IO口模擬SPI總線，必須要有一個(gè)輸出口(SDO)，一個(gè)輸入口(SDI)，另一個(gè)口則視實(shí)現(xiàn)的設(shè)備類型而定，如果要實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，若只實(shí)現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，若只實(shí)現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入

3、口即可。    I2C總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口標(biāo)準(zhǔn)，具有總線仲裁機(jī)制，非常適合在器件之間進(jìn)行近距離、非經(jīng)常性的數(shù)據(jù)通信。在它的協(xié)議體系中，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。    如果用通用IO口模擬I2C總線，并實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL)。（注：I2C資料了解得比較少，這里的描述可能很不完備）    UART總線是異步串口，因此一般比前兩種同步串口

4、的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜很多，一般由波特率產(chǎn)生器(產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)送，一根用于接收。    顯然，如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。第三，從第二點(diǎn)明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，但I(xiàn)2C不行；第四，看看牛人們的意見吧！    wudanyu：I2C線更少，我覺(jué)得比UART、SPI更為強(qiáng)大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，因?yàn)镮2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，我覺(jué)得抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯

5、片之間的通信，較少用于遠(yuǎn)距離通信。SPI實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單一些，UART需要固定的波特率，就是說(shuō)兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無(wú)所謂，因?yàn)樗怯袝r(shí)鐘的協(xié)議。quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點(diǎn)，協(xié)議比SPI復(fù)雜一點(diǎn)，但是連線也比標(biāo)準(zhǔn)的SPI要少*串口進(jìn)行通信的方式有兩種：同步通信方式和異步通信方式 1串行通信的概念 圖1-1所謂“串行通信”是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間使用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線(另外需要地線,可能還需要控制線),數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。如圖1-1所示。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，當(dāng)然，

6、其傳輸速度比并行傳輸慢。由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”（串并）和“發(fā)送移位寄存器”（并串）。典型的串行接口的結(jié)構(gòu)如1-2所示。 圖1-2在數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中，數(shù)據(jù)1位1位地從外設(shè)進(jìn)入接口的“接收移位寄存器”，當(dāng)“接收移位寄存器”中已接收完1個(gè)字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位寄存器”進(jìn)入“數(shù)據(jù)輸入寄存器”。CPU從“數(shù)據(jù)輸入寄存器”中讀取接收到的字符。（并行讀取，即D7D0同時(shí)被讀至累加器中）?！敖邮找莆患拇嫫鳌钡囊莆凰俣扔伞敖邮諘r(shí)鐘”確定。在數(shù)據(jù)輸出過(guò)程中，CPU把要輸出的字符（并行地）送入“數(shù)據(jù)輸出寄存器

7、”，“數(shù)據(jù)輸出寄存器”的內(nèi)容傳輸?shù)健鞍l(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數(shù)據(jù)1位1位地送到外設(shè)?！鞍l(fā)送移位寄存器”的移位速度由“發(fā)送時(shí)鐘”確定。接口中的“控制寄存器”用來(lái)容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。“狀態(tài)寄存器”的各位稱為“狀態(tài)位”，每一個(gè)狀態(tài)位都可以用來(lái)指示數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的狀態(tài)或某種錯(cuò)誤。例如，用狀態(tài)寄存器的D5位為“1”表示“數(shù)據(jù)輸出寄存器”空，用D0位表示“數(shù)據(jù)輸入寄存器滿”，用D2位表示“奇偶檢驗(yàn)錯(cuò)”等。能夠完成上述“串<- ->并”轉(zhuǎn)換功能的電路，通常稱為“通用異步收發(fā)器”（UART：Universal Asynchr

8、onous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550 第一個(gè)區(qū)別當(dāng)然是名字：    SPI(Serial Peripheral Interface：串行外設(shè)接口);    I2C(INTER IC BUS：意為IC之間總線)    UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通

9、用異步收發(fā)器)第二，區(qū)別在電氣信號(hào)線上：    SPI總線由三條信號(hào)線組成：串行時(shí)鐘(SCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)。SPI總線可以實(shí)現(xiàn) 多個(gè)SPI設(shè)備互相連接。提供SPI串行時(shí)鐘的SPI設(shè)備為SPI主機(jī)或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機(jī)或從設(shè)備(Slave)。主從設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信，當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，還可以增加一條從設(shè)備選擇線。    如果用通用IO口模擬SPI總線，必須要有一個(gè)輸出口(SDO)，一個(gè)輸入口(SDI)，另一個(gè)口則視實(shí)現(xiàn)的設(shè)備類型而定，如果要實(shí)

10、現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，若只實(shí)現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，若只實(shí)現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入口即可。    I2C總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口標(biāo)準(zhǔn)，具有總線仲裁機(jī)制，非常適合在器件之間進(jìn)行近距離、非經(jīng)常性的數(shù)據(jù)通信。在它的協(xié)議體系中，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。    如果用通用IO口模擬I2C總線，并實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL)。（注：I2C資料了解得比較少，這里的描述可能很不完備） 

11、;   UART總線是異步串口，因此一般比前兩種同步串口的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜很多，一般由波特率產(chǎn)生器(產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)送，一根用于接收。    顯然，如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。第三，從第二點(diǎn)明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，但I(xiàn)2C不行；第四，看看牛人們的意見吧！    wudanyu：I2C線更少，我覺(jué)得比UART、SPI更為強(qiáng)大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，因?yàn)镮

12、2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，我覺(jué)得抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠(yuǎn)距離通信。SPI實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單一些，UART需要固定的波特率，就是說(shuō)兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無(wú)所謂，因?yàn)樗怯袝r(shí)鐘的協(xié)議。    quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點(diǎn)，協(xié)議比SPI復(fù)雜一點(diǎn)，但是連線也比標(biāo)準(zhǔn)的SPI要少。 明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，但I(xiàn)2C不行； duplex, Bidirectional     雙工semiduplex &

13、#160;              半雙工simplex                          單工 SPISPI 是一種允許一個(gè)主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊的協(xié)議，從而完成數(shù)據(jù)的交換。也就是

14、SPI是一種規(guī)定好的通訊方式。這種通信方式的優(yōu)點(diǎn)是占用端口較少，一般4根就夠基本通訊了。同時(shí)傳輸速度也很高。一般來(lái)說(shuō)要求主設(shè)備要有SPI控制器（但可用模擬方式），就可以與基于SPI的芯片通訊了。     SPI 的通信原理很簡(jiǎn)單，它需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí)鐘），CS（片選）。其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說(shuō)只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定的使能信號(hào)時(shí)（高電位或低電位），對(duì)此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。  

15、;  （1）MOSI 主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入     （2）MISO 主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出     （3）SCLK 時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生     （4）/SS 從器件使能信號(hào),由主器件控制     接下來(lái)就負(fù)責(zé)通訊的3根線了。通訊是通過(guò)數(shù)據(jù)交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)?。這就是SCK時(shí)鐘線存在的原因，由SCK提供時(shí)鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。

16、數(shù)據(jù)輸出通過(guò)SDO線，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上沿或下沿時(shí)改變，在緊接著的下沿或上沿被讀取。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時(shí)鐘信號(hào)的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數(shù)據(jù)的傳輸。     要注意的是，SCK信號(hào)線只由主設(shè)備控制，從設(shè)備不能控制信號(hào)線。同樣，在一個(gè)基于SPI的設(shè)備中，至少有一個(gè)主控設(shè)備。     這樣傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：這樣的傳輸方式有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續(xù)傳送至少8位數(shù)據(jù)，而SPI允許數(shù)據(jù)一位一位的傳送，甚至允許暫停，因?yàn)镾CK時(shí)鐘線由主控設(shè)備控制，當(dāng)沒(méi)有時(shí)鐘

17、跳變時(shí)，從設(shè)備不采集或傳送數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，主設(shè)備通過(guò)對(duì)SCK時(shí)鐘線的控制可以完成對(duì)通訊的控制。     SPI還是一個(gè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議：因?yàn)镾PI的數(shù)據(jù)輸入和輸出線獨(dú)立，所以允許同時(shí)完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。     不同的SPI設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式不盡相同，主要是數(shù)據(jù)改變和采集的時(shí)間不同，在時(shí)鐘信號(hào)上沿或下沿采集有不同定義，具體請(qǐng)參考相關(guān)器件的文檔。I2C 只要求兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線SDA 一條串行時(shí)鐘線SCL 每個(gè)連接到總線的器件都可以通過(guò)唯一的地址和一直存在的簡(jiǎn)單的主機(jī)從機(jī)關(guān)系軟件設(shè)定地址主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主

18、機(jī)接收器 它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線如果兩個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)沖突檢測(cè)和仲裁，防止數(shù)據(jù)被破壞 串行的8 位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s 快速模式下可達(dá)400kbit/s 高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s 片上的濾波器可以濾去總線數(shù)據(jù)線上的毛刺波保證數(shù)據(jù)完整 連接到相同總線的IC 數(shù)量只受到總線的最大電容400pF 限制（我的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)就是用到了這種串行傳輸?shù)姆绞?，?dāng)時(shí)是用它與一個(gè)時(shí)鐘芯片相連的。） UART        UART總線是異步串口，因此一般比前兩種同步串口的結(jié)

19、構(gòu)要復(fù)雜很多，一般由波特率產(chǎn)生器(產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)送，一根用于接收。        顯然，如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。UART常用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片。有一點(diǎn)要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設(shè)備通信了。  第一種說(shuō)法： UART （universal asynchronous receive

20、r/transmitter）是通用異步收發(fā)器，是串行通訊接口的總稱。RS232是美國(guó)EIA制定的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。第二種說(shuō)法：UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送裝置，UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上，多數(shù)是16550AFN芯片。因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部采用并行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，不能直接把數(shù)據(jù)發(fā)到Modem，必須經(jīng)過(guò)UART整理才能進(jìn)行異步傳輸，其過(guò)程為：CPU先把準(zhǔn)備寫入串行設(shè)備的數(shù)據(jù)放到UART的寄存器（臨時(shí)內(nèi)存塊）中，再通過(guò)FIFO（First Input First Output，先入先出隊(duì)列）傳送到

21、串行設(shè)備，若是沒(méi)有FIFO，信息將變得雜亂無(wú)章，不可能傳送到Modem。第三篇文章說(shuō)法：UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 通用異步收發(fā)器 UART是用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片。有一點(diǎn)要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據(jù)終 端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設(shè)備通信了 。作為接口的一部分，UART還提供以下功能： 將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過(guò)來(lái)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計(jì)算機(jī)外部來(lái)的串行 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入 奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)

22、從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停標(biāo)記， 并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào)（鍵盤和鼠 串行設(shè)備）?？梢蕴幚碛?jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問(wèn)題。有一些比較高檔的UART還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較新的UART是16550，它可以在計(jì)算機(jī)需要處理數(shù) 據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)16字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的UART是8250?，F(xiàn)在如果您購(gòu)買一個(gè)內(nèi)置的 調(diào)制解調(diào)器，此調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部通常就會(huì)有16550 UART*SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別 SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別 

23、;    SPI(Serial Peripheral Interface：串行外設(shè)接口)     I2C(INTER IC BUS)     UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用異步收發(fā)器)SPIThe SPI includes these distinctive features:? Master mode and slave mode? Bi-directional mode? Slave select output

24、? Mode fault error flag with CPU interrupt capability? Double-buffered data register? Serial clock with programmable polarity and phase? Control of SPI operation during wait modeSPI 有兩種模式，Normal Mode and Bidirectional Mode，包括以下幾根線：SS      Slave SelectSCK    Se

25、rial ClockMOSI Master Output, Slave InputMISO Master Input, Slave OutputMOMI Master Output, Master InputSISO   Slave Input, Slave Output其中前四根線用于Normal Mode ，常用的也是4根線的Normal Mode 。MOSIThis pin is used to transmit data out of the SPI module when it is configured as a Master and receive dataw

26、hen it is configured as Slave.MISOThis pin is used to transmit data out of the SPI module when it is configured as a Slave and receive datawhen it is configured as Master.SSThis pin is used to output the select signal from the SPI module to another peripheral with which a datatransfer is to take pla

27、ce when its configured as a Masterand its used as an input to receive the slave selectsignal when the SPI is configured as Slave.SCKThis pin is used to output the clock with respect to which the SPI transfers data or receive clock in case ofSlave.SPI 是一種允許一個(gè)主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊的協(xié)議，從而完成數(shù)據(jù)的交換。也就是SPI是一種規(guī)定好

28、的通訊方式。這種通信方式的優(yōu)點(diǎn)是占用端口較少，一般4根就夠基本通訊了。同時(shí)傳輸速度也很高。一般來(lái)說(shuō)要求主設(shè)備要有SPI控制器（但可用模擬方式），就可以與基于SPI的芯片通訊了。      SPI 的通信原理很簡(jiǎn)單，它需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí) 鐘），CS（片選）。其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說(shuō)只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定的使能信號(hào)時(shí)（高電位或低電位），對(duì)此芯片的操作才有效。這就允許 在同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。     接下來(lái)就負(fù)責(zé)通訊的3根線了。通訊是通過(guò)數(shù)據(jù)交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)?。這就是SCK時(shí)鐘線存在的原 因，由SCK提供時(shí)鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)輸出通過(guò)SDO線，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上沿或下沿時(shí)改變，在緊接著的下沿或上沿被讀取。 完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時(shí)鐘信號(hào)的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數(shù)據(jù)的傳輸。