SPI、I2C、UART三種串行總線的區(qū)別

ISP:In SyestermProgram在系統(tǒng)編程

AT89S52在系統(tǒng)編程（ISP）所用到的幾個引腳定義：

SPI簡述(Serial Peripheral Interface--串行外設(shè)接口)總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進行通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個廠家生產(chǎn)的多種標準外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCK）、主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOST和低電平有效的從機選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT或INT、有的SPI接口芯片沒有主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。由于SPI系統(tǒng)總線一共只需3～4位數(shù)據(jù)線和控制即可實現(xiàn)與具有SPI總線接口功能的各種I/O器件進行接口，而擴展并行總線則需要8根數(shù)據(jù)線、8～16位地址線、2～3位控制線，因此，采用SPI總線接口可以簡化電路設(shè)計，節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和I/O口線，提高設(shè)計的可靠性。由此可見，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(tǒng)中，當傳輸速度要求不是太高時，使用SPI總線可以增加應(yīng)用系統(tǒng)接口器件的種類，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。

SPI四線制引腳功能定義

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

什么是JTAG?

JTAG是一個通信標準，用于計算機和單片機進行實時快速通訊。

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

使用AVR studio軟件和JTAG硬件（AVR JTAG編程器，AVR JTAG仿真器）可以進行程序下載（編程）和程序在線調(diào)試。

JTAG接口有四個引腳。以JTAG的術(shù)語來說，這些引腳組成了測試訪問端口TAP。這些引腳是：

·TMS：測試模式選擇。此引腳用來實現(xiàn)TAP控制器各個狀態(tài)之間的切換。

·TCK：測試時鐘。JTAG操作是與TCK同步的。

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

·TDO：測試數(shù)據(jù)輸出--自指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器串行移出的數(shù)據(jù)。

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^ISP下載線或者STK500把程序下載到單片機中。

ISP下載線成本低廉，制作簡單，一個并口ISP下載線只需幾十元即可得到。開發(fā)工具成本低也是AVR單片機的優(yōu)勢之一。

JTAG與ISP的區(qū)別和聯(lián)系

區(qū)別：JTAG可以調(diào)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行編程。

JTAG調(diào)試與普通軟件仿真的區(qū)別和聯(lián)系

聯(lián)系：都可以在計算機調(diào)試程序終端看到程序的運行效果，都可以設(shè)置斷點，單步運行，進入循環(huán)，跳出循環(huán)，連續(xù)運行等操作。還能實時觀察各寄存器的值，IO口狀態(tài)等。

區(qū)別：軟件仿真，用的是計算機來模仿單片機運行，不是全真的環(huán)境，很多時候會出現(xiàn)偏差甚至錯誤。而用JTAG在線調(diào)試，程序本身在單片機內(nèi)運行，完全真實的硬件環(huán)境，更準確的反映程序運行的實際情況，有助于大型程序的調(diào)試。

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

第二，區(qū)別在電氣信號線上：
SPI總線由三條信號線組成：串行時鐘(SCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)。SPI總線可以實現(xiàn)多個SPI設(shè)備互相連接。提供SPI串行時鐘的SPI設(shè)備為SPI主機或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機或從設(shè)備(Slave)。主從設(shè)備間可以實現(xiàn)全雙工通信，當有多個從設(shè)備時，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，必須要有一個輸出口(SDO)，一個輸入口(SDI)，另一個口則視實現(xiàn)的設(shè)備類型而定，如果要實現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，若只實現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，若只實現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入口即可。

I2C總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口標準，具有總線仲裁機制，非常適合在器件之間進行近距離、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)時都會帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。
如果用通用IO口模擬I2C總線，并實現(xiàn)雙向傳輸，則需一個輸入輸出口(SDA)，另外還需一個輸出口(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)、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，則需一個輸入口，一個輸出口。

第三，從第二點明顯可以看出，SPI和UART可以實現(xiàn)全雙工，但I2C不行；

第四，看看牛人們的意見吧！
wudanyu：I2C線更少，我覺得比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實現(xiàn)要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協(xié)議。
quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點，協(xié)議比SPI復(fù)雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。

1、SPI(Serial Peripheral Interface串行外圍接口)：高速、全雙工、同步串行口。
三或四個信號用于數(shù)據(jù)交換：
SIMO:從進，主出
SOMI:從出，主進
UCLK:時鐘，由主機驅(qū)動，從機用它發(fā)送和接收數(shù)據(jù)
STE：從機發(fā)送允許，用于四線模式中控制多主從系統(tǒng)中的多個從機

三線SPI組成：串行時鐘(SCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)；當有多個從設(shè)備時，還可以增加一條從設(shè)備選擇線。四線SPI模式用附加控制線，來允許從機數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，它由主機控制。

SPI總線可以實現(xiàn)多個SPI設(shè)備互相連接。
提供SPI串行時鐘的SPI設(shè)備為SPI主機或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機或從設(shè)備(Slave)。

主從設(shè)備間可以實現(xiàn)全雙工通信，SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進行同步串行數(shù)據(jù)傳輸,在主器件的移位脈沖下,數(shù)據(jù)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，必須要有一個輸出口(SDO)，一個輸入口(SDI)，另一個口則視實現(xiàn)的設(shè)備類型而定，如果要實現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，若只實現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，若只實現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入口即可。

UART需要固定的波特率，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協(xié)議。
SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM,FLASH,實時時鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。

2、I2C(Inter IC Bus)接口定義：
I2C總線是雙向兩線(SCL——串行時鐘、SDA——串行數(shù)據(jù)線)制同步串行總線，具有競爭檢測和仲裁機制，可使多個主機任意同時發(fā)送數(shù)據(jù)而不破壞總線上的數(shù)據(jù)信息。非常適合在器件之間進行近距離、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)時都會帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。
特點：
A、每個連到總線上的器件都可由軟件唯一的地址尋址，并建立簡單的主從關(guān)系。主器件既可作為發(fā)送器，又可作為接收器。
B、同步時鐘允許器件通過總線以不同的波特率進行通信
C、同步時鐘可以作為停止和重新啟動串行口發(fā)送的握手方式
D、連接到同一總線上的集成電路器件數(shù)只受400PF的總大總線電容的限制
如果用通用IO口模擬I2C總線，并實現(xiàn)雙向傳輸，則需一個輸入輸出口(SDA)，另外還需一個輸出口(SCL)。

注：組成I2C總線的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL必須經(jīng)過上拉電阻Rp接到正電源上，連接到總線上的器件的輸出極必須為“開漏”或“開集”的形式，以便完成“線與”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(qū)別如下：

1、UART和USART兩個的區(qū)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(fù)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，一根發(fā)送一根接收，可以全雙工通信，線數(shù)也比較少。數(shù)據(jù)是異步傳輸?shù)?，對雙方的時序要求比較嚴格，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，多了一條同步時鐘線，上面UART的缺點也就是它的優(yōu)點了，對通信雙方的時序要求不嚴格不同設(shè)備之間可以很容易結(jié)合，而且通信速度非?？?。一般用在產(chǎn)品內(nèi)部元件之間的高速數(shù)據(jù)通信上面，如大容量存儲器等。

3、I2C接口也是兩線接口，它是兩根線之間通過復(fù)雜的邏輯關(guān)系傳輸數(shù)據(jù)的，通信速度不高，程序?qū)懫饋硪脖容^復(fù)雜。一般單片機系統(tǒng)里主要用來和24C02等小容易存儲器連接