SPI、I2C、UART三種串行總線(xiàn)的區別

ISP:In SyestermProgram在系統編程

AT89S52在系統編程（ISP）所用到的幾個(gè)引腳定義：

SPI簡(jiǎn)述(Serial Peripheral Interface--串行外設接口)總線(xiàn)系統是一種同步串行外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò )控制器、LCD顯示驅動(dòng)器、A/D轉換器和MCU等。SPI總線(xiàn)系統可直接與各個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的多種標準外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)（SCK）、主機輸入/從機輸出數據線(xiàn)MISO、主機輸出/從機輸入數據線(xiàn)MOST和低電平有效的從機選擇線(xiàn)SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號線(xiàn)INT或INT、有的SPI接口芯片沒(méi)有主機輸出/從機輸入數據線(xiàn)MOSI)。由于SPI系統總線(xiàn)一共只需3～4位數據線(xiàn)和控制即可實(shí)現與具有SPI總線(xiàn)接口功能的各種I/O器件進(jìn)行接口，而擴展并行總線(xiàn)則需要8根數據線(xiàn)、8～16位地址線(xiàn)、2～3位控制線(xiàn)，因此，采用SPI總線(xiàn)接口可以簡(jiǎn)化電路設計，節省很多常規電路中的接口器件和I/O口線(xiàn)，提高設計的可靠性。由此可見(jiàn)，在MCS51系列等不具有SPI接口的單片機組成的智能儀器和工業(yè)測控系統中，當傳輸速度要求不是太高時(shí)，使用SPI總線(xiàn)可以增加應用系統接口器件的種類(lèi)，提高應用系統的性能。

SPI四線(xiàn)制引腳功能定義

小結：AT89S52單片機的FLASH燒寫(xiě)程序接口是ISP,所用為燒寫(xiě)程序小板上主控芯片AVR的SPI通信引腳MOSI、MISO、SCLK。

什么是JTAG?

JTAG是一個(gè)通信標準，用于計算機和單片機進(jìn)行實(shí)時(shí)快速通訊。

AVR的JTAG功能（只有部分型號才有）使得AVR的調試工作非常簡(jiǎn)單，可以通過(guò)JTAG接口對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位進(jìn)行編程。

使用AVR studio軟件和JTAG硬件（AVR JTAG編程器，AVR JTAG仿真器）可以進(jìn)行程序下載（編程）和程序在線(xiàn)調試。

JTAG接口有四個(gè)引腳。以JTAG的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，這些引腳組成了測試訪(fǎng)問(wèn)端口TAP。這些引腳是：

·TMS：測試模式選擇。此引腳用來(lái)實(shí)現TAP控制器各個(gè)狀態(tài)之間的切換。

·TCK：測試時(shí)鐘。JTAG操作是與TCK同步的。

·TDI：測試數據輸入--需要移位到指令寄存器或數據寄存器(掃描鏈)的串行輸入數據。

·TDO：測試數據輸出--自指令寄存器或數據寄存器串行移出的數據。

什么是ISP?

ISP是一種通用的程序下載方式，AVR單片機都有ISP下載接口?？梢酝ㄟ^(guò)ISP下載線(xiàn)或者STK500把程序下載到單片機中。

ISP下載線(xiàn)成本低廉，制作簡(jiǎn)單，一個(gè)并口ISP下載線(xiàn)只需幾十元即可得到。開(kāi)發(fā)工具成本低也是AVR單片機的優(yōu)勢之一。

JTAG與ISP的區別和聯(lián)系

區別：JTAG可以調試程序，而ISP只能下載程序。

聯(lián)系：同作為AVR程序下載工具，都能把程序從電腦下載到單片機中。都能對芯片的熔絲位和鎖定位進(jìn)行編程。

JTAG調試與普通軟件仿真的區別和聯(lián)系

聯(lián)系：都可以在計算機調試程序終端看到程序的運行效果，都可以設置斷點(diǎn)，單步運行，進(jìn)入循環(huán)，跳出循環(huán)，連續運行等操作。還能實(shí)時(shí)觀(guān)察各寄存器的值，IO口狀態(tài)等。

區別：軟件仿真，用的是計算機來(lái)模仿單片機運行，不是全真的環(huán)境，很多時(shí)候會(huì )出現偏差甚至錯誤。而用JTAG在線(xiàn)調試，程序本身在單片機內運行，完全真實(shí)的硬件環(huán)境，更準確的反映程序運行的實(shí)際情況，有助于大型程序的調試。

第一個(gè)區別當然是名字：
SPI(SerialPeripheralInterface：串行外設接口);
I2C(INTERICBUS：意為IC之間總線(xiàn))
UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter：通用異步收發(fā)器)

第二，區別在電氣信號線(xiàn)上：
SPI總線(xiàn)由三條信號線(xiàn)組成：串行時(shí)鐘(SCLK)、串行數據輸出(SDO)、串行數據輸入(SDI)。SPI總線(xiàn)可以實(shí)現多個(gè)SPI設備互相連接。提供SPI串行時(shí)鐘的SPI設備為SPI主機或主設備(Master)，其他設備為SPI從機或從設備(Slave)。主從設備間可以實(shí)現全雙工通信，當有多個(gè)從設備時(shí)，還可以增加一條從設備選擇線(xiàn)。
如果用通用IO口模擬SPI總線(xiàn)，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)現的設備類(lèi)型而定，如果要實(shí)現主從設備，則需輸入輸出口，若只實(shí)現主設備，則需輸出口即可，若只實(shí)現從設備，則只需輸入口即可。

I2C總線(xiàn)是雙向、兩線(xiàn)(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口標準，具有總線(xiàn)仲裁機制，非常適合在器件之間進(jìn)行近距離、非經(jīng)常性的數據通信。在它的協(xié)議體系中，傳輸數據時(shí)都會(huì )帶上目的設備的設備地址，因此可以實(shí)現設備組網(wǎng)。
如果用通用IO口模擬I2C總線(xiàn)，并實(shí)現雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL)。（注：I2C資料了解得比較少，這里的描述可能很不完備）

UART總線(xiàn)是異步串口，因此一般比前兩種同步串口的結構要復雜很多，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)、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線(xiàn)，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(xiàn)，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)現全雙工，但I2C不行；

第四，看看牛人們的意見(jiàn)吧！
wudanyu：I2C線(xiàn)更少，我覺(jué)得比UART、SPI更為強大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，因為I2C需要有雙向IO的支持，而且I2C使用上拉電阻，我覺(jué)得抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠距離通信。SPI實(shí)現要簡(jiǎn)單一些，UART需要固定的波特率，就是說(shuō)兩位數據的間隔要相等，而SPI則無(wú)所謂，因為它是有時(shí)鐘的協(xié)議。
quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點(diǎn)，協(xié)議比SPI復雜一點(diǎn)，但是連線(xiàn)也比標準的SPI要少。

1、SPI(Serial Peripheral Interface串行外圍接口)：高速、全雙工、同步串行口。
三或四個(gè)信號用于數據交換：
SIMO:從進(jìn)，主出
SOMI:從出，主進(jìn)
UCLK:時(shí)鐘，由主機驅動(dòng)，從機用它發(fā)送和接收數據
STE：從機發(fā)送允許，用于四線(xiàn)模式中控制多主從系統中的多個(gè)從機

三線(xiàn)SPI組成：串行時(shí)鐘(SCLK)、串行數據輸出(SDO)、串行數據輸入(SDI)；當有多個(gè)從設備時(shí)，還可以增加一條從設備選擇線(xiàn)。四線(xiàn)SPI模式用附加控制線(xiàn)，來(lái)允許從機數據的發(fā)送和接收，它由主機控制。

SPI總線(xiàn)可以實(shí)現多個(gè)SPI設備互相連接。
提供SPI串行時(shí)鐘的SPI設備為SPI主機或主設備(Master)，其他設備為SPI從機或從設備(Slave)。

主從設備間可以實(shí)現全雙工通信，SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數據傳輸,在主器件的移位脈沖下,數據按位傳輸,高位在前,地位在后,為全雙工通信。
如果用通用IO口模擬SPI總線(xiàn)，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)現的設備類(lèi)型而定，如果要實(shí)現主從設備，則需輸入輸出口，若只實(shí)現主設備，則需輸出口即可，若只實(shí)現從設備，則只需輸入口即可。

UART需要固定的波特率，而SPI則無(wú)所謂，因為它是有時(shí)鐘的協(xié)議。
SPI接口主要應用在EEPROM,FLASH,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,AD轉換器,還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。

2、I2C(Inter IC Bus)接口定義：
I2C總線(xiàn)是雙向兩線(xiàn)(SCL——串行時(shí)鐘、SDA——串行數據線(xiàn))制同步串行總線(xiàn)，具有競爭檢測和仲裁機制，可使多個(gè)主機任意同時(shí)發(fā)送數據而不破壞總線(xiàn)上的數據信息。非常適合在器件之間進(jìn)行近距離、非經(jīng)常性的數據通信。在它的協(xié)議體系中，傳輸數據時(shí)都會(huì )帶上目的設備的設備地址，因此可以實(shí)現設備組網(wǎng)。
特點(diǎn)：
A、每個(gè)連到總線(xiàn)上的器件都可由軟件唯一的地址尋址，并建立簡(jiǎn)單的主從關(guān)系。主器件既可作為發(fā)送器，又可作為接收器。
B、同步時(shí)鐘允許器件通過(guò)總線(xiàn)以不同的波特率進(jìn)行通信
C、同步時(shí)鐘可以作為停止和重新啟動(dòng)串行口發(fā)送的握手方式
D、連接到同一總線(xiàn)上的集成電路器件數只受400PF的總大總線(xiàn)電容的限制
如果用通用IO口模擬I2C總線(xiàn)，并實(shí)現雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL)。

注：組成I2C總線(xiàn)的串行數據線(xiàn)SDA和串行時(shí)鐘線(xiàn)SCL必須經(jīng)過(guò)上拉電阻Rp接到正電源上，連接到總線(xiàn)上的器件的輸出極必須為“開(kāi)漏”或“開(kāi)集”的形式，以便完成“線(xiàn)與”的功能。

I2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠距離通信。

各種接口之間的區別如下：

1、UART和USART兩個(gè)的區別是UART：universal asynchronous receiver and transmitter通用異步收發(fā)器USART:universal synchronous asynchronous receiver and transmitter通用同步異步收發(fā)器，USART是新出的，是復用功能，可以選擇SPI模式（同步串行通訊）也可以是UART模式（異步串行通訊），比UART功能跟強大。UART就是兩線(xiàn)，一根發(fā)送一根接收，可以全雙工通信，線(xiàn)數也比較少。數據是異步傳輸的，對雙方的時(shí)序要求比較嚴格，通信速度也不是很快。在多機通信上面用的最多。

2、SPI接口和上面UART相比，多了一條同步時(shí)鐘線(xiàn)，上面UART的缺點(diǎn)也就是它的優(yōu)點(diǎn)了，對通信雙方的時(shí)序要求不嚴格不同設備之間可以很容易結合，而且通信速度非?？?。一般用在產(chǎn)品內部元件之間的高速數據通信上面，如大容量存儲器等。

3、I2C接口也是兩線(xiàn)接口，它是兩根線(xiàn)之間通過(guò)復雜的邏輯關(guān)系傳輸數據的，通信速度不高，程序寫(xiě)起來(lái)也比較復雜。一般單片機系統里主要用來(lái)和24C02等小容易存儲器連接