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目录
- 一、3种协议的对比
- 二、典型应用场景
- 三、选型建议
以下是SPI、I2C和UART三种串行通信协议的对比分析及适用场景总结：
一、3种协议的对比
. 对比其他接口
| 特性 | I²C | SPI | UART |
|---|---|---|---|
| 信号线数量 | 2（SCL + SDA） | 4（SCK + MOSI + MISO + SS/CS） | 2（TX + RX） |
| 数据线 | 1（双向SDA） | 2（MOSI + MISO） | 1（单向TX/RX） |
| 通信方式 | 半双工同步串行（双向复用） | 全双工同步串行（同时收发） | 全双工异步串行++（独立收发） |
| 速度 | 低速（最高3.4 MHz） | 高速（可达50 MHz+） | 低速（通常<115200 bps）低于I²C |
| 设备寻址 | 通过地址（7/10位） | 通过片选线（SS/CS） | 无（需额外协议） |
| 拓扑结构 | 多主多从（多对对） | 单主多从（一对多） | 点对点（一对一） |
| 典型应用 | 传感器、EEPROM、RTC | 存储器、显示屏、ADC | 调试串口、无线模块 |
| 协议 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| I2C | 1. 引脚资源节省2. 支持多主多从架构. 内置地址寻址机制 | 1. 速度较低2. 总线长度受限（一般<1米）3. 需上拉电阻增加功耗 |
| SPI | 1. 高速数据传输2. 无中断连续传输能力3. 硬件实现简单 | 1. 引脚占用多（4+N条SS线）2. 无硬件级冲突检测机制 |
| UART | 1. 无需时钟同步2. 协议简单易实现3. 支持长距离通信（配合RS485可达千米） | 1. 需精确波特率匹配2. 无多设备直连能力3. 数据帧格式固定 |
二、典型应用场景
SPI适用场景
高速外设：Flash存储器、TFT显示屏
实时性要求高的系统：ADC/DAC模块、数字信号处理器
短距离板级通信（通常<30cm）
I2C适用场景
低速传感器：温度/湿度传感器、加速度计
系统管理总线：RTC时钟模块、EEPROM存储器
低功耗设备：智能手表、IoT终端
UART适用场景
调试接口：MCU与PC通信
工业控制：PLC与HMI通信（配合RS485）
无线模块：蓝牙/WiFi模组数据传输
三、选型建议
需求特征 推荐协议
超高速传输（>1Mbps） SPI
多设备扩展需求 I2C
长距离通信（>1米） UART+RS4853
低功耗设计 I2C
简单点对点通信 UART
通过综合通信速率、设备数量、布线复杂度等参数，可快速选择最适配的协议方案。