嵌(qian)入式(shi)系(xi)統中的(de)三大串(chuan)行總線
時間：2024-09-09 來(lai)源(yuan)：華(hua)清遠見
嵌入式系統中的三大串行總(zong)線——SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設接口(kou)）、I2C（Inter-Integrated Circuit，集成電(dian)路總(zong)線）和UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發器）——各自具(ju)有獨特(te)的特(te)點和應(ying)用場(chang)景，它們在數據(ju)通信(xin)方面(mian)存(cun)在顯(xian)著(zhu)的差異。
SPI總(zong)線(xian)(xian)是一種高(gao)速(su)、全雙工(gong)(gong)、同步的通(tong)信(xin)(xin)協議(yi)，能夠通(tong)過至(zhi)少四條線(xian)(xian)（包括MISO、MOSI、SCLK和CS）進行數據傳輸。SPI總(zong)線(xian)(xian)的主(zhu)要(yao)(yao)優(you)點在于其(qi)高(gao)速(su)通(tong)信(xin)(xin)能力(li)(li)，可以支持(chi)幾Mbps到幾十Mbps的數據傳輸速(su)率，使(shi)其(qi)非常適合(he)產品內部(bu)組件之(zhi)間的高(gao)速(su)數據通(tong)信(xin)(xin)，如(ru)大容(rong)量存儲器的數據傳輸。此外(wai)(wai)，SPI總(zong)線(xian)(xian)還(huan)具有(you)主(zhu)設(she)備(bei)(bei)和從(cong)設(she)備(bei)(bei)之(zhi)間的全雙工(gong)(gong)通(tong)信(xin)(xin)能力(li)(li)，以及通(tong)過芯(xin)(xin)片選(xuan)擇信(xin)(xin)號（CS）控制多個從(cong)設(she)備(bei)(bei)。然而(er)，SPI總(zong)線(xian)(xian)具有(you)嚴格的時(shi)序要(yao)(yao)求(qiu)，需要(yao)(yao)額外(wai)(wai)的信(xin)(xin)號線(xian)(xian)來支持(chi)同步時(shi)鐘和芯(xin)(xin)片選(xuan)擇功能。
I2C總(zong)(zong)(zong)線(xian)是一(yi)種雙(shuang)向、雙(shuang)線(xian)（SCL、SDA）串(chuan)行(xing)、多主接口標準，具(ju)有(you)總(zong)(zong)(zong)線(xian)仲(zhong)裁(cai)機制(zhi)。I2C總(zong)(zong)(zong)線(xian)通(tong)過(guo)兩條線(xian)實現(xian)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸和設(she)(she)(she)備(bei)控制(zhi)，大大簡化了(le)系(xi)統的(de)(de)(de)布線(xian)。I2C總(zong)(zong)(zong)線(xian)支(zhi)持多個(ge)設(she)(she)(she)備(bei)在同一(yi)總(zong)(zong)(zong)線(xian)上(shang)通(tong)信(xin)，每個(ge)設(she)(she)(she)備(bei)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)唯一(yi)的(de)(de)(de)地址，可(ke)用于(yu)識別和控制(zhi)不(bu)同的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)。雖然(ran)I2C總(zong)(zong)(zong)線(xian)的(de)(de)(de)通(tong)信(xin)速(su)度不(bu)如SPI總(zong)(zong)(zong)線(xian)快，但它仍然(ran)可(ke)以滿足大多數(shu)應用的(de)(de)(de)需求，特別是在低速(su)、短程數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)中(zhong)表現(xian)良好。此外，I2C總(zong)(zong)(zong)線(xian)還(huan)支(zhi)持多主控功(gong)能(neng)(neng)，這意味著(zhu)任何能(neng)(neng)夠發(fa)送和接收的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)都(dou)可(ke)以成為主設(she)(she)(she)備(bei)，從而提高了(le)系(xi)統的(de)(de)(de)靈活性(xing)和可(ke)靠性(xing)。
UART總線是一(yi)種串行(xing)和異步通(tong)信協(xie)議，通(tong)過兩(liang)條線路（TX、RX）傳輸數據。UART總線的主要(yao)(yao)優點在于(yu)(yu)其簡(jian)單性(xing)和通(tong)用性(xing)，可廣(guang)泛應用于(yu)(yu)各種嵌入式系(xi)統。UART總線采用異步通(tong)信模(mo)式，不需要(yao)(yao)額(e)外(wai)的同步時(shi)(shi)鐘信號，從(cong)而降低了(le)系(xi)統的復雜(za)性(xing)。然而，UART總線的通(tong)信速度相對(dui)較(jiao)慢(man)，并且(qie)有嚴(yan)格的時(shi)(shi)序要(yao)(yao)求，要(yao)(yao)求雙方就(jiu)傳輸的波(bo)特率(lv)等參數達(da)成一(yi)致。
綜上所(suo)述(shu)，SPI、I2C和UART這三種(zhong)(zhong)主要的串行總線各(ge)有優缺點，在(zai)嵌入(ru)式(shi)系統(tong)(tong)中的應用(yong)場(chang)(chang)景也各(ge)不相(xiang)同。SPI總線適(shi)用(yong)于高速同步(bu)數據通信(xin)；I2C總線適(shi)用(yong)于低速、近距(ju)離和多設備通信(xin)場(chang)(chang)景；UART總線因其簡單性(xing)和通用(yong)性(xing)而廣泛應用(yong)于各(ge)種(zhong)(zhong)嵌入(ru)式(shi)系統(tong)(tong)中。在(zai)選擇使用(yong)哪(na)種(zhong)(zhong)總線時，有必要綜合考慮具體的應用(yong)要求(qiu)和系統(tong)(tong)要求(qiu)。
