SPI、I2C、UART三種串行總線協議的區別

　　第一個區別當然是名字：

　　SPI（Serial Peripheral Interface：串行外設接口）;

　　I2C（INTER IC BUS）

　　UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用異步收發器）

　　第二，區別在電氣信號線上：

　　SPI總線由三條信號線組成：串行時鐘（SCLK）、串行數據輸出（SDO）、串行數據輸入（SDI）。SPI總線可以實現 多個SPI設備互相連接。提供SPI串行時鐘的SPI設備為SPI主機或主設備（Master），其他設備為SPI從機或從設備（Slave）。主從設備間可以實現全雙工通信，當有多個從設備時，還可以增加一條從設備選擇線。

　　如果用通用IO口模擬SPI總線，必須要有一個輸出口（SDO），一個輸入口（SDI），另一個口則視實現的設備類型而定，如果要實現主從設備，則需輸入輸出口，若只實現主設備，則需輸出口即可，若只實現從設備，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）接口標準，具有總線仲裁機制，非常適合在器件之間進行近距離、非經常性的數據通信。在它的協議體系中，傳輸數據時都會帶上目的設備的設備地址，因此可以實現設備組網。

　　如果用通用IO口模擬I2C總線，并實現雙向傳輸，則需一個輸入輸出口（SDA），另外還需一個輸出口（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的結構要復雜很多，一般由波特率產生器（產生的波特率等于傳輸波特率的16倍）、UART接收器、UART發送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發送，一根用于接收。

　　顯然，如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個輸入口，一個輸出口。

　　第三，從第二點明顯可以看出，SPI和UART可以實現全雙工，但I2C不行；

　　第四，看看牛人們的意見吧！

　　wudanyu：I2C線更少，我覺得比UART、SPI更為強大，但是技術上也更加麻煩些，因為I2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，我覺得抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠距離通信。SPI實現要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數據的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協議。

　　quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點，協議比SPI復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。

　　SPI接口介紹（轉）

　　這幾天碰到了使用SPI接口的flash，才知道flash還可以是串行的，看來以前真是井底之蛙啊，找了一些SPI接口的資料都不全，后來找到一點英文資料，翻譯了一下，加上我的個人理解，湊成一篇了，希望對初學者有點幫助。

　　SPI接口的全稱是“Serial Peripheral Interface”，意為串行外圍接口，是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。

　　SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進行同步串行數據傳輸，在主器件的移位脈沖下，數據按位傳輸，高位在前，地位在后，為全雙工通信，數據傳輸速度總體來說比I2C總線要快，速度可達到幾Mbps。

　　SPI接口是以主從方式工作的，這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件，其接口包括以下四種信號：

　　（1）MOSI – 主器件數據輸出，從器件數據輸入

　　（2）MISO – 主器件數據輸入，從器件數據輸出

　　（3）SCLK – 時鐘信號，由主器件產生

　　（4）/SS – 從器件使能信號，由主器件控制

　　在點對點的通信中，SPI接口不需要進行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。

　　在多個從器件的系統中，每個從器件需要獨立的使能信號，硬件上比I2C系統要稍微復雜一些。

　　SPI接口在內部硬件實際上是兩個簡單的移位寄存器，傳輸的數據為8位，在主器件產生的從器件使能信號和移位脈沖下，按位傳輸，高位在前，低位在后。如下圖所示，在SCLK的下降沿上數據改變，同時一位數據被存入移位寄存器。

　　SPI接口內部硬件圖示：（見下文）

　　最后，SPI接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。

　　詳細剖析SPI串口總線連接方法：

　　SPI總線系統是一種同步串行外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息。正是由于有了通信方式，我們才能夠通過芯片控制各種各樣的外圍器件，實現很多“不可思議”的現代科技。這里將以SPI為題，從編程角度來介紹SPI總線。

　　1、SPI協議簡介

　　SPI 是英語 Serial Peripheral interface 的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列處理器上定義的。SPI是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，由于其簡單易用的特性，現在很多的nor flash和nandflash芯片集成了這種通信協議，也就是我們說的SPI flash。

　　2、應用及現狀

　　SPI flash 芯片應用十分廣泛，在很多電子產品上面或多或少都有它的蹤影，如手機、數碼、液晶顯示器、機頂盒、電腦主板等。最近，有消息透露，蘋果新手機iPhone 8將導入采用編碼型快閃存儲（NOR Flash），讓已經處于缺貨狀態的NOR芯片更為惱火，另外據存儲業者透露，今年NOR芯片供給缺口將可能擴大至20%。

　　3、解剖SPI總線

　　SPI 接口一般使用 4 條線通信，MISO 主設備數據輸入，從設備數據輸出。MOSI 主設備數據輸出，從設備數據輸入。SCLK 時鐘信號，由主設備產生。CS 從設備片選信號，由主設備控制。

　　SPI接口在Master控制下產生的從器件使能信號和時鐘信號，兩個雙向移位寄存器按位傳輸進行數據交換，傳輸數據高位在前，低位在后（MSB）。在SCK的下降沿上數據改變，上升沿一位數據被存入移位寄存器。

　　4、解剖SPI flash

　　搞懂了SPI協議之后，下面就讓小編來帶你輕松操作SPI flash芯片。對flash芯片的操作，一般包括對flash芯片的擦除，編程和讀取，各大廠商的SPI flash芯片都大同小異，操作命令基本是沒什么變化的，當我們拿到一款芯片，要特別注意芯片的容量，操作分區，下面以旺宏的芯片為例為大家講解。

　　其實，無論是對芯片的擦除，編程還是讀取操作，我們大致可以按照以下的套路來：寫命令---寫地址---寫（讀）數據。正如以下的時序圖一樣清晰明了，我們先把片選信號拉低，再發個0x02頁編程命令，再發個地址，就可以輕松寫數據了。

　　依樣畫葫蘆，擦除操作也是一樣，甚至更簡單，但是我們要注意循環判斷狀態寄存器的WIP位直至為0為擦除完成，具體循環時間視芯片而定。

　　另外，我們要特別注意SPI flash的 OTP區，即（ONE TIME PROGRAMMABLE），也就是說這個區域只能編程一次，編程之后不能再修改及擦除，因此我們操作的時候要特別注意。對OTP區域的讀寫之前，我們首先要發送進入OTP區域的命令，其他的操作和以上普通flash區域的操作是一樣的。

　　掌握以上方法，我們就可以輕松操作SPI flash芯片了，當然，對時序這種底層的操作，還需要不斷學習和積累