SPII2CUART三种串行总线的原理区别及应用

简单描述:

SPI 与I2C这两种通信方式都就是短距离的,芯片与芯片之间或者其她元器件如传感器与芯片之间的通信。SPI与IIC就是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线,能连接的各种集成电路与功能模块。I2C就是多主控总线,所以任何一个设备都能像主控器一样工作,并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址,根据设备它们自己的能力,它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输;

而UART就是应用于两个设备之间的通信,如用单片机做好的设备与计算机的通信。这样的通信可以做长距离的。UART与,UART就就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机与计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点就是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡;

SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。

简单的狭义的说SPI与I2C就是做在电路板上的。而UART与SMBUS就是在机器外面连接两个机器的。

详细描述:

1、UART(TX,RX)就就是两线,一根发送一根接收,可以全双工通信,线数也比较少。数据就是异步传输的,对双方的时序要求比较严格,通信速度也不就是很快。在多机通信上面用的最多。

2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口与上面UART相比,多了一条同步时钟线,上面UART

的缺点也就就是它的优点了,对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合,而且通信速度非常快。一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面,如大容量存储器等。

3、I2C(SCL,SDA)接口也就是两线接口,它就是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的,通信速度不高,程序写起来也比较复杂。一般单片机系统里主要用来与24C02等小容易存储器连接。

SPI:高速同步串行口。3～4线接口,收发独立、可同步进行

UART:通用异步串行口。按照标准波特率完成双向通讯,速度慢

SPI:一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议与用法的

3根线实现数据双向传输

串行外围接口 Serial peripheral interface

UART:通用异步收发器

UART就是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的就是,它提供了

RS-232C数据终端设备接口,这样计算机就可以与调制解调器或其它使用

RS-232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分,UART还提供以下功能:

将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节,供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位,并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记,并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号(键盘与鼠票也就是串行设备)。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区,现在比较新的UART就是16550,它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据,而通常的UART就是8250。现在如果您购买一个内置的调制解调器,此调制解调器内部通常就会有16550 UART。

I2C: 能用于替代标准的并行总线,能连接的各种集成电路与功能模块。I2C就是多主控总线,所以任何一个设备都能像主控器一样工作,并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址,根据设备它们自己的能力,它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。

I2C总线:

I2C总线最主要的优点就是其简单性与有效性。

由于接口直接在组件之上,因此I2C总线占用的空间非常小,减少了电路板的空间与芯片管脚的数量,降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺,并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点就是,它支持多主控(multimastering),其中任何能够进行发送与接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输与时钟频率。当然,在任何时间点上只能有一个主控。

UART:

单端,远距离传输。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也就是仪器仪表设备通用的通信协议;很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单,串口按位(bit)发送与接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但就是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时,规定设备线总常不得超过20米,并且任意两个设备间的长度不得超过2米;而对于串口而言,长度可达1200米。

具体的适用范围就可多了,军用,医疗、、、到处到能用。

第一个区别当然就是名字:

SPI(Serial Peripheral Interface:串行外设接口);

I2C(INTER IC BUS:意为IC之间总线)

UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter:通用异步收发器)

第二,区别在电气信号线上:

SPI总线由三条信号线组成:串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master),其她设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间可以实现全双工通信,当有多个从设备时,还可以增加一条从设备选择线。

如果用通用IO口模拟SPI总线,必须要有一个输出口(SDO),一个输入口(SDI),另一个口则视实现的设备类型而定,如果要实现主从设备,则需输入输出口,若只实现主设备,则需输出口即可,若只实现从设备,则只需输入口即可。

I2C总线就是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控(multi-master)接口标准,具有总线仲裁机制,非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。在它的协议体系中,传输数据时都会带上目的设备的设备地址,因此可以实现设备组网。

如果用通用IO口模拟I2C总线,并实现双向传输,则需一个输入输出口(SDA),另外还需一个输出口(SCL)。(注:I2C资料了解得比较少,这里的描述可能很不完备)

UART总线就是异步串口,因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多,一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成,硬件上由两根线,一根用于发送,一根用于接收。

显然,如果用通用IO口模拟UART总线,则需一个输入口,一个输出口。

第三,从第二点明显可以瞧出,SPI与UART可以实现全双工,但I2C不行;

第四,瞧瞧牛人们的意见吧！

wudanyu:I2C线更少,我觉得比UART、SPI更为强大,但就是技术上也更加麻烦些,因为I2C需要有双向IO的支持,而且使用上拉电阻,我觉得抗干扰能力较弱,一般用于同一板卡上芯片之间的通信,较少用于远距离通信。SPI实现要简单一些,UART需要固定的波特率,就就是说两位数据的间隔要相等,而SPI则无所谓,因为它就是有时钟的协议。

quickmouse:I2C的速度比SPI慢一点,协议比SPI复杂一点,但就是连线也比标准的SPI要少。