SPI,UART,I2C的區(qū)別以及RS232與RS485的區(qū)別

1、SPI,UART,I2C 的區(qū)別以及 RS232與RS485的區(qū)別詳細(xì)的區(qū)別：第一個(gè)區(qū)別當(dāng)然是名字：SPI（Serial Peripheral Interface :用行外設(shè)接口）；I2C（INTER IC BUS :意為IC之間總線）UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter :通用異步收發(fā)器） 第二，區(qū)別在電氣信號(hào)線上：SPI總線由三條信號(hào)線組成：串行時(shí)鐘（SCLK）、串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）、串行數(shù) 據(jù)輸入（SDI）。SPI總線可以實(shí)現(xiàn) 多個(gè)SPI設(shè)備互相連接。提供SPI串行時(shí)鐘的 SPI設(shè)備為SPI主機(jī)或主設(shè)備（Master）,其他設(shè)

2、備為SPI從機(jī)或從設(shè)備（Slave）。 主從設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信，當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，還可以增加一條從設(shè)備選 擇線。如果用通用IO 口模擬SPI總線，必須要有一個(gè)輸出口（SDO）,一個(gè)輸入口（SDI）, 另一個(gè)口則視實(shí)現(xiàn)的設(shè)備類型而定，如果要實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，若 只實(shí)現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，若只實(shí)現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入口即可。I2C總線是雙向、兩線（SCL、SDA）、用行、多主控（multi-master ）接口標(biāo) 準(zhǔn)，具有總線仲裁機(jī)制，非常適合在器件之間進(jìn)行近距離、非經(jīng)常性的數(shù)據(jù)通信。 在它的協(xié)議體系中，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實(shí)現(xiàn)設(shè) 備組網(wǎng)。如果用通用I

3、O 口模擬I2C總線，并實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口（SDA）, 另外還需一個(gè)輸出口 （SCL） 0 （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(jié)構(gòu)要復(fù)雜很多，一般 由波特率產(chǎn)生器（產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的16彳芾）、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)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(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。第三,從第二點(diǎn)明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，但I(xiàn)2C不行；第四，I2C線更少，比UART、SPI更為強(qiáng)大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，因?yàn)镮2C 需

4、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(yuǎn)距離通信。SPI實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單一些，UART需要固定的波特率，就是說(shuō)兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而 SPI則無(wú)所謂，因?yàn)樗?有時(shí)鐘的協(xié)議。SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別SPI（Serial Peripheral Interface :用行外設(shè)接口）I2C（INTER IC BUS）UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter :通用異步收發(fā)器） SPIThe SPI includes these distinctive featu

5、res:Master mode and slave modeBi-directional modeSlave select outputMode fault error flag with CPU interrupt capabilityDouble-buffered data registerSerial clock with programmable polarity and phaseControl of SPI operation during wait modeSPI有兩種模式，Normal Mode and Bidirectional Mode ,包括以下幾根線：SS Slave

6、SelectSCK Serial ClockMOSI Master Output, Slave InputMISO Master Input, Slave OutputMOMI Master Output, Master InputSISO Slave Input, Slave Output其中前四根線用于 Normal Mode ,常用的也是4根線的Normal Mode 。MOSIThis pin is used to transmit data out of the SPI module when it is configured as a Master and receive data

7、 when it is configured as Slave.MISOThis pin is used to transmit data out of the SPI module when it is configured as a Slave and receive data when it is configured as Master.SSThis pin is used to output the select signal from the SPI module to another peripheral with which a data transfer is to take

8、 place when its configured as a Master and its used as an input to receive the slave select signal when the SPI is configured as Slave.SCKThis pin is used to output the clock with respect to which the SPI transfers data or receive clock in case of Slave.SPI是一種允許一個(gè)主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊的協(xié)議，從而完成數(shù)據(jù)的交換。也就是SPI

9、是一種規(guī)定好的通訊方式。這種通信方式的優(yōu)點(diǎn)是占用端口較少， 一 股4根就夠基本通訊了。同時(shí)傳輸速度也很高。一般來(lái)說(shuō)要求主設(shè)備要有 SPI控制器 （但可用模擬方式），就可以與基于 SPI的芯片通訊了。SPI的通信原理很簡(jiǎn)單，它需要至少 4根線，事實(shí)上3根也可以。也是所有基于 SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI （數(shù)據(jù)輸入），SDO （數(shù)據(jù)輸出），SCK （時(shí)鐘）， CS （片選）。其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說(shuō)只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定 的使能信號(hào)時(shí)（高電位或低電位），對(duì)此芯片的操作才有效。這就允許 在同一總線 上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。接下來(lái)就負(fù)責(zé)通訊的3根線了。通訊是通過(guò)數(shù)據(jù)交換完成

10、的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)摹＿@就是 SCK時(shí)鐘線存在的原 因，由SCK提供時(shí)鐘脈沖，SDI, SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)輸出通過(guò) SDO線，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上沿或下沿時(shí)改變，在緊接著的下沿或上沿被讀取。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同牛¥原理。這樣，在至少 8次時(shí)鐘信號(hào)的改變（上沿和下沿為 一次），就可以完成8位數(shù)據(jù)的傳輸。要注意的是，SCK信號(hào)線只由主設(shè)備控制，從設(shè)備不能控制信號(hào)線。同樣，在一 個(gè)基于SPI的設(shè)備中，至少有一個(gè)主控設(shè)備。這樣傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：這樣的傳輸方式有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，與普通的串行通訊不同，普通的 串行通訊一次連續(xù)傳送至少 8位數(shù)

11、據(jù)，而SPI允許數(shù)據(jù)一位一位的傳送，甚至允許暫 停，因?yàn)镾CK時(shí)鐘線由主控設(shè)備控制，當(dāng)沒有時(shí)鐘跳變時(shí)，從設(shè)備不采集或傳送數(shù) 據(jù)。也就是說(shuō)，主設(shè)備通過(guò)對(duì) SCK時(shí)鐘線的控制可以完成對(duì)通訊的控制。SPI還是一個(gè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議：因?yàn)?SPI的數(shù)據(jù)輸入和輸出線獨(dú)立，所以允許同時(shí) 完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。不同的SPI設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式不盡相同，主要是數(shù)據(jù)改變和采集的時(shí)間不同，在時(shí) 鐘信號(hào)上沿或下沿采集有不同定義，具體請(qǐng)參考相關(guān)器件的文檔。I2C只要求兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線 SDA 一條串行時(shí)鐘線SCLI2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。 由于接口直接在組件之上，因此I2C 總線占用的空間非常小，減少

12、了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長(zhǎng)度可高達(dá)25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個(gè)組件。I2C 總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控（multimastering）,其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接 收的設(shè)備都可以成為主總線。 一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。能用于替代標(biāo)準(zhǔn)的并行總線，能連接各種集成電路和功能模塊。I2C是多主控總線，所以任何一個(gè)設(shè)備都能像主控器一樣工作，并控制總線。總線上每一個(gè)設(shè)備都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的地址，根據(jù)設(shè)備它們自己的能力，它們可以作為發(fā)射器或接收器工 作。多路微控制器能在同一個(gè)I2C總線上共存。每個(gè)連接

13、到總線的器件都可以通過(guò)唯一的地址和一直存在的簡(jiǎn)單的主機(jī)從機(jī)關(guān)系 軟件設(shè)定地址主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線如果兩個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)沖 突檢測(cè)和仲裁，防止數(shù)據(jù)被破壞串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s快速模式下可達(dá)400kbit/s高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s片上的濾波器可以濾去總線數(shù)據(jù)線上的毛刺波保證數(shù)據(jù)完整連接到相同總線的IC數(shù)量只受到總線的最大電容 400pF限制UARTUART總線是異步串口，因此一般比前兩種同步串口的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜很多，一般由波特率產(chǎn)生器（產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的 16倍卜UART接收器、UA

14、RT發(fā)送器組 成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)送，一根用于接收。UART還提供以下功能：將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過(guò)來(lái)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計(jì)算機(jī)外部來(lái)的用行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的用行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停 標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。 處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào) （鍵盤和 鼠票也是串行設(shè)備）?？梢蕴幚碛?jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問(wèn)題。有一些比較高檔的UART還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較新的UART是16550,它可以在計(jì)算機(jī)需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)16字節(jié)數(shù)據(jù)，而

15、通常的UART是8250。現(xiàn)在如果您購(gòu)買一個(gè)內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器，此調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部通常就會(huì)有 16550 UART。顯然，如果用通用IO 口模擬UART總線，則需一個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。UART常用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片。有一點(diǎn)要注意的是，它提供了 RS-232C 數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的用行設(shè)備通信了。明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，但I(xiàn)2C不行RS-232與RS-485的區(qū)別1 .RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA ( Electronic Industry Association)制定的一種串行物理 接口標(biāo)準(zhǔn)。R

16、S是英文"推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè) 有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200 波特。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一

17、原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。2 .RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢 測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用 RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。3 .RS422總線，RS485和RS422電路原理基本相同，都是以差動(dòng)方式發(fā)送和接受，不需要數(shù)字 地線。差動(dòng)工作是同速率條件下傳輸距離遠(yuǎn)的根本原因，這正是二者與RS232的根本區(qū)別，因?yàn)镽S232是單端輸入輸出，雙工工作時(shí)至少需要數(shù)字地線發(fā)送線和接受線三條線(異步傳輸)，還可以加其它控制線完成同步等功能。RS422通過(guò)兩對(duì)雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響，而RS485只能半雙工工作，發(fā)收不能同時(shí)進(jìn)行，但它只需要一