SPI,IIC,UART对比

I2C、SPI和UART串行通信协议对比

1. I2C通信

特点：

• 多主机和多从机
• 两根线：SDA（数据线）和SCL（时钟线）
• 通信速率：100kbps（标准模式）至3.4Mbps（高速模式）
• 地址模式：7位或10位设备地址

通信时序：

1. 起始信号：SDA从高电平拉低（SCL保持高电平）
2. 设备地址：发送7位地址 + 读写位（0写/1读）
3. 数据传输：每字节后接收方返回ACK/NACK
4. 停止信号：SDA从低电平拉高（SCL保持高电平）

时序示例（发送0x12到地址0x50）：

时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
SDA | S | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | P
↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑
SCL —– ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

• S：起始条件
• P：停止条件

初始化步骤：

1. 配置SDA和SCL为推挽输出
2. 设置时钟频率（如100kHz）
3. 配置设备地址和读/写模式

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2. SPI通信

特点：

• 全双工通信
• 四根线：MISO、MOSI、SCLK、SS
• 速率：可达几Mbps
• 时钟控制：主设备生成时钟

通信时序：

1. 起始：SS拉低选择从机
2. 时钟同步：SCLK由主机控制（CPOL/CPHA配置边沿）
3. 数据传输：MOSI发送数据，MISO接收数据
4. 停止：SS拉高

时序示例（发送0x12，CPOL=0, CPHA=0）：

时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SCLK –|–|–|–|–|–|–|–|–|–|–|–
MOSI | 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 | (发送数据)
MISO | | (接收数据)
SS |—|——————–|—| (选择从机)

• 数据在SCLK上升沿采样

初始化步骤：

1. 配置MISO/MOSI/SCLK/SS引脚
2. 设置CPOL、CPHA、数据位数和速率
3. 定义主/从模式

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3. UART通信

特点：

• 异步通信
• 两根线：TX（发送）和RX（接收）
• 速率：常见9600bps~115200bps

通信时序：

1. 起始位：TX从高电平拉低
2. 数据位：传输8位数据（LSB优先）
3. 停止位：TX恢复高电平

时序示例（发送0x12）：

时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
TX ↓ 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 ↑ (停止位)

• 起始位（低）→ 数据位（0x12= 00010010）→ 停止位（高）

初始化步骤：

1. 配置TX/RX引脚
2. 设置波特率、数据位、校验位和停止位

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4. 对比总结

特性	I2C	SPI	UART
线数	2（SDA, SCL）	4（MISO, MOSI, SCLK, SS）	2（TX, RX）
模式	多主多从	主从全双工	异步点对点
速率	100kbps~3.4Mbps	几Mbps	9600bps~115200bps
应用	低速多设备（如传感器）	高速短距（如Flash存储器）	长距异步通信（如调试口）