江协科技STM32学习笔记补充之002 对比介绍 I²C 和 SPI 两种常见的串行总线接口
简要对比介绍 I²C 和 SPI 两种常见的串行总线接口：
1. I²C（Inter-Integrated Circuit）
结构：双线制
SCL（时钟线）
SDA（数据线）
拓扑：多主多从，可在一条总线上挂很多设备（每个设备有唯一 7/10 位地址）。
传输方式：半双工，基于时钟同步，数据一位一位在 SDA 上传输。
速度：
标准模式：100 kbps
快速模式：400 kbps
高速模式：3.4 Mbps
（部分 MCU/器件支持 5 Mbps+）
优点：
接线少（两根线搞定多个设备）
节省 IO 口
缺点：
速度相对较慢
需要上拉电阻，通信距离有限
协议相对复杂（起始/停止、应答 ACK 等）
常见应用：EEPROM、RTC、温湿度传感器、触摸屏控制器等。
2. SPI（Serial Peripheral Interface）
结构：四线制（最基本）
SCLK（时钟）
MOSI（主机输出/从机输入）
MISO（主机输入/从机输出）
CS/SS（片选信号，可有多个）
拓扑：1 主多从，但每个从设备要单独的 CS 片选引脚。
传输方式：全双工，主机和从机可同时发送和接收数据。
速度：几 Mbps 到几十 Mbps（常见 10–50 Mbps，部分可达百兆）。
优点：
速度快，效率高
硬件简单，协议灵活
缺点：
引脚多（每加一个从机就需要一个片选线）
没有标准化的寻址机制
不适合挂太多设备
常见应用：Flash 存储、显示屏驱动、ADC/DAC、无线模块（nRF24L01、ESP8266）等。
3. 简单对比表
| 特性 | I²C | SPI |
|---|---|---|
| 线数 | 2 根 | 4 根以上 |
| 通信模式 | 半双工 | 全双工 |
| 速度 | 较低 (≤3.4 Mbps) | 较高 (10–100 Mbps) |
| 多设备支持 | 好（地址寻址） | 一般（需多片选引脚） |
| 硬件复杂度 | 较复杂（需协议控制） | 简单（移位寄存器） |
| 常见用途 | 低速传感器 | 高速外设、显示、存储 |
✅ 一句话总结：
I²C —— 用两根线挂一堆“低速传感器”。
SPI —— 用高速全双工线挂“高速外设”。
I²C 与 SPI 对比分析表
| 特性 | I²C | SPI |
|---|---|---|
| 全称 | Inter-Integrated Circuit | Serial Peripheral Interface |
| 发明者/设计公司 | 飞利浦 (Philips, 现 NXP)，1982 年提出，用于芯片间低速通信 | 摩托罗拉 (Motorola)，1980 年代设计，用于 MCU 与外设高速通信 |
| 线数 | 2 根（SCL 时钟 + SDA 数据） | 4 根起（SCLK 时钟 + MOSI + MISO + CS/SS），多从机需更多 CS 引脚 |
| 拓扑结构 | 多主多从，共享总线，依靠设备地址区分 | 1 主多从，靠独立的片选线选择从机 |
| 通信模式 | 半双工，同一时刻只能单向传输 | 全双工，主从可同时收发 |
| 速度 | 100 kbps（标准）、400 kbps（Fast）、3.4 Mbps（High-Speed） | 常见 10–50 Mbps，部分器件可达 100+ Mbps |
| 数据完整性 | 有应答位（ACK/NACK），协议相对复杂 | 没有标准应答机制，协议简单但需应用层保证可靠性 |
| 硬件复杂度 | 控制逻辑复杂，需要起始/停止条件、应答机制 | 硬件移位寄存器实现即可，逻辑简单 |
| 资源消耗 | 占用少 IO 口（只需 2 根线，可挂很多设备） | 占用较多 IO（从机数量多时，需要多个 CS 引脚） |
| 常见用途 | 低速传感器（EEPROM、RTC、温湿度、触摸屏控制器） | 高速外设（Flash、LCD 显示屏、ADC/DAC、无线模块） |
| 优点 | 接线简单、节省引脚、易于扩展 | 速度快、全双工、时序简单 |
| 缺点 | 速度较低、距离有限、需要上拉电阻 | 占用引脚多、扩展性差、缺乏统一寻址机制 |
✅ 总结
I²C：由 Philips (NXP) 发明，主打 简洁、节省引脚、适合低速多设备。
SPI：由 Motorola 设计，主打 高速、全双工、简单可靠，适合 高速外设通信。
要不要我再帮你扩展一列，加入 应用案例（典型芯片型号），比如 I²C 的 DS1307 RTC、SPI 的 W25Q64 Flash？