SPI、I2C、UART三种串行总线的差异

SPI:Serial Peripheral Interface串行外围接口

ISP:In SyestermProgram在体系编程

AT89S52在体系编程（ISP）所用到的几个引脚界说：

SPI简述(Serial Peripheral Interface–串行外设接口)总线体系是一种同步串行外设接口，它能够使MCU与各种外围设备以串行方法进行通讯以交流信息。外围设置FLASHRAM、网络操控器、LCD显现驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线体系可直接与各个厂家出产的多种规范外围器材直接接口，该接口一般运用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOST和低电平有用的从机挑选线SS(有的SPI接口芯片带有中止信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。由于SPI体系总线总共只需3～4位数据线和操控即可完结与具有SPI总线接口功用的各种I/O器材进行接口，而扩展并行总线则需求8根数据线、8～16位地址线、2～3位操控线，因而，选用SPI总线接口能够简化电路规划，节约许多惯例电路中的接口器材和I/O口线，进步规划的可靠性。由此可见，在MCS51系列等不具有SPI接口的单片机组成的智能仪器和工业测控体系中，当传输速度要求不是太高时，运用SPI总线能够添加运用体系接口器材的品种，进步运用体系的功用。

SPI四线制引脚功用界说

小结：AT89S52单片机的FLASH烧写程序接口是ISP,所用为烧写程序小板上主控芯片AVR的SPI通讯引脚MOSI、MISO、SCLK。

什么是JTAG?

JTAG是一个通讯规范，用于计算机和单片机进行实时快速通讯。

AVR的JTAG功用（只要部分类型才有）使得AVR的调试作业十分简略，能够经过JTAG接口对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位进行编程。

运用AVR studio软件和JTAG硬件（AVR JTAG编程器，AVR JTAG仿真器）能够进行程序下载（编程）和程序在线调试。

JTAG接口有四个引脚。以JTAG的术语来说，这些引脚组成了测验拜访端口TAP。这些引脚是：

·TMS：测验方式挑选。此引脚用来完结TAP操控器各个状况之间的切换。

·TCK：测验时钟。JTAG操作是与TCK同步的。

·TDI：测验数据输入–需求移位到指令寄存器或数据寄存器(扫描链)的串行输入数据。

·TDO：测验数据输出–自指令寄存器或数据寄存器串行移出的数据。

什么是ISP?

ISP是一种通用的程序下载方法，AVR单片机都有ISP下载接口。能够经过ISP下载线或许STK500把程序下载到单片机中。

ISP下载线本钱低价，制造简略，一个并口ISP下载线只需几十元即可得到。开发工具本钱低也是AVR单片机的优势之一。

JTAG与ISP的差异和联络

差异：JTAG能够调试程序，而ISP只能下载程序。

联络：同作为AVR程序下载工具，都能把程序从电脑下载到单片机中。都能对芯片的熔丝位和锁定位进行编程。

JTAG调试与一般软件仿真的差异和联络

联络：都能够在计算机调试程序终端看到程序的运转作用，都能够设置断点，单步运转，进入循环，跳出循环，接连运转等操作。还能实时调查各寄存器的值，IO口状况等。

差异：软件仿真，用的是计算机来仿照单片机运转，不是全真的环境，许多时分会呈现误差乃至过错。而用JTAG在线调试，程序本身在单片机内运转，彻底实在的硬件环境，更精确的反映程序运转的实际情况，有助于大型程序的调试。

第一个差异当然是姓名：
SPI(SerialPeripheralInterface：串行外设接口);
I2C(INTERICBUS：意为IC之间总线)
UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter：通用异步收发器)

第二，差异在电气信号线上：
SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI总线能够完结多个SPI设备相互衔接。供给SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间能够完结全双工通讯，当有多个从设备时，还能够添加一条从设备挑选线。
假如用通用IO口模仿SPI总线，有必要要有一个输出口(SDO)，一个输进口(SDI)，另一个口则视完结的设备类型而定，假如要完结主从设备，则需输入输出口，若只完结主设备，则需输出口即可，若只完结从设备，则只需输进口即可。

I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口规范，具有总线裁定机制，十分适合在器材之间进行近距离、非经常性的数据通讯。在它的协议体系中，传输数据时都会带上意图设备的设备地址，因而能够完结设备组网。
假如用通用IO口模仿I2C总线，并完结双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，别的还需一个输出口(SCL)。（注：I2C材料了解得比较少，这儿的描绘或许很不齐备）

UART总线是异步串口，因而一般比前两种同步串口的结构要杂乱许多，一般由波特率发生器(发生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接纳器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接纳。
显着，假如用通用IO口模仿UART总线，则需一个输进口，一个输出口。

第三，从第二点显着能够看出，SPI和UART能够完结全双工，但I2C不可；

第四，看看牛人们的定见吧！
wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强壮，可是技术上也愈加费事些，由于I2C需求有双向IO的支撑，并且I2C运用上拉电阻，我觉得抗干扰才能较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通讯，较少用于远距离通讯。SPI完结要简略一些，UART需求固定的波特率，便是说两位数据的距离要持平，而SPI则无所谓，由于它是有时钟的协议。
quickmouse：I2C的速度比SPI慢一点，协议比SPI杂乱一点，可是连线也比规范的SPI要少。

1、SPI(Serial Peripheral Interface串行外围接口)：高速、全双工、同步串行口。
三或四个信号用于数据交流：
SIMO:从进，主出
SOMI:从出，主进
UCLK:时钟，由主机驱动，从机用它发送和接纳数据
STE：从机发送答应，用于四线方式中操控多主从体系中的多个从机

三线SPI组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)；当有多个从设备时，还能够添加一条从设备挑选线。四线SPI方式用附加操控线，来答应从机数据的发送和接纳，它由主机操控。

SPI总线能够完结多个SPI设备相互衔接。
供给SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。

主从设备间能够完结全双工通讯，SPI接口是在CPU和外围低速器材之间进行同步串行数据传输,在主器材的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,位置在后,为全双工通讯。
假如用通用IO口模仿SPI总线，有必要要有一个输出口(SDO)，一个输进口(SDI)，另一个口则视完结的设备类型而定，假如要完结主从设备，则需输入输出口，若只完结主设备，则需输出口即可，若只完结从设备，则只需输进口即可。

UART需求固定的波特率，而SPI则无所谓，由于它是有时钟的协议。
SPI接口首要运用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

2、I2C(Inter %&&&&&% Bus)接口界说：
I2C总线是双向两线(SCL——串行时钟、SDA——串行数据线)制同步串行总线，具有竞赛检测和裁定机制，可使多个主机恣意一起发送数据而不损坏总线上的数据信息。十分适合在器材之间进行近距离、非经常性的数据通讯。在它的协议体系中，传输数据时都会带上意图设备的设备地址，因而能够完结设备组网。
特色：
A、每个连到总线上的器材都可由软件仅有的地址寻址，并树立简略的主从关系。主器材既可作为发送器，又可作为接纳器。
B、同步时钟答应器材经过总线以不同的波特率进行通讯
C、同步时钟能够作为中止和重新启动串行口发送的握手方法
D、衔接到同一总线上的%&&&&&%器材数只受400PF的总大总线%&&&&&%的约束
假如用通用IO口模仿I2C总线，并完结双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，别的还需一个输出口(SCL)。

注：组成I2C总线的串行数据线SDA和串行时钟线SCL有必要经过上拉电阻Rp接到正电源上，衔接到总线上的器材的输出极有必要为“开漏”或“开集”的方式，以便完结“线与”的功用。

I2C需求有双向IO的支撑，并且运用上拉电阻，抗干扰才能较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通讯，较少用于远距离通讯。

各种接口之间的差异如下：

1、UART和USART两个的差异是UART：universal asynchronous receiver and transmitter通用异步收发器USART:universal synchronous asynchronous receiver and transmitter通用同步异步收发器，USART是新出的，是复用功用，能够挑选SPI方式（同步串行通讯）也能够是UART方式（异步串行通讯），比UART功用跟强壮。UART便是两线，一根发送一根接纳，能够全双工通讯，线数也比较少。数据是异步传输的，对两边的时序要求比较严厉，通讯速度也不是很快。在多机通讯上面用的最多。

2、SPI接口和上面UART比较，多了一条同步时钟线，上面UART的缺陷也便是它的优点了，对通讯两边的时序要求不严厉不同设备之间能够很简单结合，并且通讯速度十分快。一般用在产品内部元件之间的高速数据通讯上面，如大容量存储器等。

3、I2C接口也是两线接口，它是两根线之间经过杂乱的逻辑关系传输数据的，通讯速度不高，程序写起来也比较杂乱。一般单片机体系里首要用来和24C02等小简单存储器衔接