I2C接口与SPI和UART接口的区别

Author：安。
发布时间：September 16, 2021
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Categories：软硬兼施

## 一、SPI I2C UART通信速率比较：

SPI > I2C > UART

1、同步通信>异步通信;
2、同步通信时必须有一根时钟线连接传输的两端;
3、都是串行通信方式，并行通信用于内部存储间的通信，如flash;
4、适合传输的距离和通信速率成反比关系；

3-SPI:两条合一的数据线、1时钟线、1CS(设备片选线)
SPI:2数据线、1时钟线、1CS(设备片选线）/串行 同步 通信全双工
I2C:1数据线、1时钟线/串行 同步 通信半双工 传输距离比UART短
UART:2数据线、 1地线/串行 异步 通信全双工 传输距离比I2C长些

（I2C接口是“器件间”接口，是在一块板子之内传输数据)
（UART是 “设备间”接口，更多的是用于两台设备之间传输数据）

## 二、串行和并行、同步和异步的区别：

串行通信：利用一条数据线将数据一位一位的顺序传送，特点是通信线路简单，成本低，适合于长距离传送
并行通信：利用多条数据线将数据的各位同时传送，特点是传输速度快，适合于短距离传送

异步：在一个字符的传输时间范围内保持同步即可
同步：在数据传输过程中，需要一根时钟线同步，IIC总线，SPI总线

## 三、I2C接口与串行接口的区别：

I2C 两线式串行总线
UART 通用串行异步收发器串口，UART是串行异步通信接口，它包括RS232、RS499、RS423、RS422和RS485等接口规范和 标准规范，即UART是串行异步通信口的总称。

有很大方式的不同。譬如i2c是带地址的通讯，支持多方通讯，串口就搞不定；两者通讯的机制原理也不同；另外速度上I2C相对会快一些，好像i2c是philips发明的，目的就是解决速度的瓶颈。网上有很多资料，自己搜一下吧！

1、I2C接口是"器件间"接口,是在一块板子之内数据的,RS232串行接口是"设备间"接口,更多的是用于两台设备之间传 输数据。

2、从传输数据的距离来说,应该是RS232传输的距离较远,但二者具体差别多少,我没有做过专门的试验。

3、串口是一根线传送数据，一根线接收数据
I2C是一根线是时钟线，一根线是数据线，数据线是双向的，可以接收，也可以发送。

4、协议不同,波特率不同

串行接口,像单片机,时钟由内部MCU提供,而I2C接口要由器件来决定,不能太快。

5、I2C是同步串行传输，RS232（或称UART，通用异步收发器）是异步串行传输。

6、同步方式必须有一根时钟线连接传输的两端，i2c里的scl就是这根时钟线。因为同步方式不用花费额外的开销对其 数据，所以其传输速率一般比异步方式高。

## 四、总线接口 UART I2C SPI USB的异同点

1、UART 通用异步串行口，速率不快，可全双工，结构上一般由波特率产生器、UART发送器、UART接收器组成，硬件上两线，一收一发。

2、SPI 高速同步串行口，高速，可全双工，收发独立，同步接口，可实现多个SPI设备互联，硬件4条线。

3、I2C 双向、两线、串行、多主控接口标准。速率不快，半双工，同步接口，具有总线仲裁机制，非常适合器件间

近距离经常性数据通信，可实现设备组网。

4、USB 通用串行总线，高速，半双工，由主机、hub、设备组成。设备可以与下级hub相连构成星型结构。

## 五、串口通信：UART、SPI、I2C区别：

1、UART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。数据是异步传输的，对双方的时序要求比

较严格，通信速度也不是很快。在多机通信上面用的最多。

2、SPI接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART的缺点也就是它的优点了，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接口也是两线接口，它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和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和用法的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是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计

算机就可以和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：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。

6、处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。

7、可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。

8、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是8250。

9、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和功能模块。I2C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总线最主要的优点是其简单性和有效性。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

电路板的空间和芯片管脚的数量，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总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都

可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。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）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但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)，其他设备为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，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；

第四，看看牛人们的意见吧！

wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但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，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协

议。

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

Last modification：September 16, 2021

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I2C接口与SPI和UART接口的区别

安。 • 2021 年 09 月 16 日

## 一、SPI I2C UART通信速率比较：

SPI > I2C > UART

（I2C接口是“器件间”接口，是在一块板子之内传输数据)
（UART是 “设备间”接口，更多的是用于两台设备之间传输数据）

## 二、串行和并行、同步和异步的区别：

异步：在一个字符的传输时间范围内保持同步即可
同步：在数据传输过程中，需要一根时钟线同步，IIC总线，SPI总线

## 三、I2C接口与串行接口的区别：

1、I2C接口是"器件间"接口,是在一块板子之内数据的,RS232串行接口是"设备间"接口,更多的是用于两台设备之间传 输数据。

2、从传输数据的距离来说,应该是RS232传输的距离较远,但二者具体差别多少,我没有做过专门的试验。

3、串口是一根线传送数据，一根线接收数据
I2C是一根线是时钟线，一根线是数据线，数据线是双向的，可以接收，也可以发送。

4、协议不同,波特率不同

串行接口,像单片机,时钟由内部MCU提供,而I2C接口要由器件来决定,不能太快。

5、I2C是同步串行传输，RS232（或称UART，通用异步收发器）是异步串行传输。

## 四、总线接口 UART I2C SPI USB的异同点

1、UART 通用异步串行口，速率不快，可全双工，结构上一般由波特率产生器、UART发送器、UART接收器组成，硬件上两线，一收一发。

2、SPI 高速同步串行口，高速，可全双工，收发独立，同步接口，可实现多个SPI设备互联，硬件4条线。

3、I2C 双向、两线、串行、多主控接口标准。速率不快，半双工，同步接口，具有总线仲裁机制，非常适合器件间

近距离经常性数据通信，可实现设备组网。

4、USB 通用串行总线，高速，半双工，由主机、hub、设备组成。设备可以与下级hub相连构成星型结构。

## 五、串口通信：UART、SPI、I2C区别：

1、UART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。数据是异步传输的，对双方的时序要求比

较严格，通信速度也不是很快。在多机通信上面用的最多。

2、SPI接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART的缺点也就是它的优点了，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接口也是两线接口，它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和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和用法的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是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计

算机就可以和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：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。

6、处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。

7、可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。

8、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是8250。

9、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和功能模块。I2C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总线最主要的优点是其简单性和有效性。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

电路板的空间和芯片管脚的数量，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总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都

可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。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）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但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)，其他设备为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

I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）

UART总线是异步串口，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

第三，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；

第四，看看牛人们的意见吧！

wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但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，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协

议。

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

I2C接口与SPI和UART接口的区别

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