SPI、I²C、UART 通信协议多维度对比
2026/6/4 12:13:31 网站建设 项目流程
维度SPII²CUART
信号线数量4根(SCK, MOSI, MISO, CS)
每增加一个从机需增加一根CS
2根(SCL, SDA)2~3根(TX, RX, 可选GND)
如需硬件流控则增加RTS/CTS
通信方式同步(时钟由主机产生)同步(时钟由主机产生)异步(无时钟线,靠起始位/停止位同步)
总线结构主-从,多从机需独立片选多主-多从,总线型,从机有独立地址点对点(通常一对一)
数据传输方向全双工(同时收发)半双工(分时收发)全双工(同时收发)
传输速率很高,通常几十MHz,可达133MHz+标准100k/400k,高速3.4M,超高速5M常见9600~115200bps,最高可达数Mbps(但受距离限制)
最大距离短距离(板内,<1m)中短距离(板内/板间,几米)中距离(15m@低波特率)
应答机制无硬件应答,需上层协议处理硬件应答位(ACK/NACK)无硬件应答,需上层协议或校验
从机寻址通过硬件CS线(每从机一根)7位或10位软件地址,节省引脚不支持(点对点)
硬件开销主设备需要多个CS引脚,从设备较简单两根线可挂接上百个设备,硬件简单简单,但收发需两个引脚
噪声抗扰度较好(差分?不,但单端高速易受干扰)较弱(开漏输出,上升沿靠上拉电阻)一般,差分形式RS-232/422/485会更好
典型应用高速数据存储(Flash)、传感器(加速度计)、显示器、ADC传感器(温度/湿度)、EEPROM、RTC、低速配置接口调试日志、GPS模块、蓝牙模块、串口终端
协议复杂度非常简单(仅移位寄存器)中等(地址、起始/停止、应答、仲裁)简单(起始位、数据位、校验位、停止位)

总结

  • SPI:速度最快、全双工,但引脚多、无应答、无多主。适合高速、实时、板内的从设备。

  • I²C:引脚少、支持多设备、有应答,但速度较慢、半双工。适合低速、多节点、配置类设备。

  • UART:最简单、异步点对点、可长距离,但无总线、速度相对低。适合调试、与PC通信、异步串口设备

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