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uart和spi和iic的区别？

来源：

2025-03-17

类别：基础知识

拍明芯城

UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）和I²C（Inter-Integrated Circuit，芯片间总线）是三种常见的串行通信协议，它们在硬件连接、总线速度、总线拓扑、传输方式等方面存在显著差异。以下是它们的主要区别：

一、硬件连接

协议	连接线数	线定义
UART	2根	TX（发送线）、RX（接收线）
SPI	3根或4根	SCK（时钟线）、MOSI（主设备输出从设备输入数据线）、MISO（主设备输入从设备输出数据线）、SS/CS（从设备选择线，某些情况下可省略）
I²C	2根	SDA（数据线）、SCL（时钟线）

二、总线速度

协议	总线速度范围
UART	波特率可调，常见值如9600、19200、115200等，可通过调整设置提高速度
SPI	通常可以达到MHz级别的传输速率，具体取决于时钟频率
I²C	传输速率较低，标准模式下最高可达100kbps，快速模式下最高可达400kbps，高速模式下最高可达3.4Mbps

三、总线拓扑

协议	总线拓扑结构
UART	点对点通信，通常只支持一个发送器和一个接收器
SPI	支持主从模式，一个主设备可以控制多个从设备，适用于一对多的连接方式
I²C	支持多主机和多从机通信，多个设备可以共享同一条总线

四、传输方式

协议	传输方式	同步方式
UART	异步传输	不需要时钟信号，通过起始位、数据位、校验位和停止位进行帧的组织和同步
SPI	同步传输	需要时钟信号（由主设备提供），数据在时钟信号的同步下进行传输
I²C	同步传输	需要时钟信号（由主设备提供），数据在时钟信号的同步下进行传输

五、其他特点

协议	特点
UART	实现简单，只需要两根信号线即可完成数据的双向传输，支持多种数据位长度、校验方式和停止位长度
SPI	全双工通信，数据可以同时在两个方向上传输，适用于高速数据传输，但没有应答机制和时钟同步的限制
I²C	节省引脚资源，只需要两根信号线，具有广泛的设备支持，多种设备可以共享同一条总线，但通信距离相对较短，受电平信号衰减和噪声干扰的影响

六、应用场景

协议	常见应用场景
UART	嵌入式系统调试、短距离设备间通信（如计算机与外部设备）、工业自动化中的短距离通信
SPI	存储器通信（如EEPROM、Flash等）、传感器通信、显示驱动、数字信号处理器通信等需要高速数据传输的场景
I²C	嵌入式系统中的传感器、存储器、显示器等模块的通信，电子设备中的芯片组件、接口芯片等通信，工业控制、汽车电子等领域

总结

UART、SPI和I²C各有其独特的优势和适用场景。在选择通信协议时，应根据具体的应用需求、硬件条件和环境因素进行综合考虑。例如，在需要高速数据传输和简单硬件接口的场景中，SPI可能是一个合适的选择；在需要节省引脚资源并实现多点通信的场景中，I²C可能更为合适；而在短距离、点对点通信且对硬件要求不高的场景中，UART则是一个经济、实用的解决方案。

责任编辑：Pan

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标签：串行外设接口