區(qū)別:

SPI：高速同步串行口。3～4線接口，收發(fā)獨立、可同步進行 

UART：通用異步串行口。按照標準波特率完成雙向通訊，速度慢 

I2C:一種串行傳輸方式,三線制,網(wǎng)上可找到其通信協(xié)議和用法的 

3根線實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸 

串行外圍接口 Serial peripheral interface 

UART:通用異步收發(fā)器 

UART是用于控制計算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據(jù)終端設備接口，這樣計算機就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設備通信了。作為接口的一部分，UART還提供以下功能： 

將由計算機內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計算機外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計算機內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗位，并對從外部接收的數(shù)據(jù)流進行奇偶校驗。在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停標記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標記。處理由鍵盤或鼠標發(fā)出的中斷信號（鍵盤和鼠票也是串行設備）。可以處理計算機與外部串行設備的同步管理問題。有一些比較高檔的UART還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較新的UART是16550，它可以在計算機需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲16字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的UART是8250。現(xiàn)在如果您購買一個內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器，此調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部通常就會有16550 UART。

I2C:能用于替代標準的并行總線，能連接的各種集成電路和功能模塊。I2C是多主控總線，所以任何一個設備都能像主控器一樣工作，并控制總線。 總線上每一個設備都有一個獨一無二的地址，根據(jù)設備它們自己的能力，它們可以作為發(fā)射器或接收器工作。多路微控制器能在同一個I2C總線上共存。

更詳細的區(qū)別：

第一個區(qū)別當然是名字：

     SPI(Serial Peripheral Interface：串行外設接口);

     I2C(INTER IC BUS：意為IC之間總線)

     UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：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設備互相連接。提供SPI串行時鐘的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)。主從設備間可以實現(xiàn)全雙工通信，當有多個從設備時，還可以增加一條從設備選擇線。

     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)的設備類型而定，如果要實現(xiàn)主從設備，則需輸入輸出口，若只實現(xiàn)主設備，則需輸出口即可，若只實現(xiàn)從設備，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)時都會帶上目的設備的設備地址，因此可以實現(xiàn)設備組網(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復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。

SPI、I2C、UART三種串行總線協(xié)議的區(qū)別

     SPI(Serial Peripheral Interface：串行外設接口)

     I2C(INTER IC BUS)

     UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用異步收發(fā)器)

SPI

The SPI includes these distinctive features:

   Master mode and slave mode

   Bi-directional mode

   Slave select output

   Mode fault error flag with CPU interrupt capability

   Double-buffered data register

   Serial clock with programmable polarity and phase

    Control of SPI operation during wait mode

SPI 有兩種模式，Normal Mode and Bidirectional Mode，包括以下幾根線：

SS      Slave Select

SCK    Serial Clock

MOSI Master Output, Slave Input

MISO Master Input, Slave Output

MOMI Master Output, Master Input

SISO   Slave Input, Slave Output

其中前四根線用于Normal Mode ，常用的也是4根線的Normal Mode 。

MOSI

This pin is used to transmit data out of the SPI module when it is configured as a Master and receive data

when it is configured as Slave.

MISO

This pin is used to transmit data out of the SPI module when it is configured as a Slave and receive data

when it is configured as Master.

SS

This pin is used to output the select signal from the SPI module to another peripheral with which a data

transfer is to take place when its configured as a Masterand its used as an input to receive the slave select

signal when the SPI is configured as Slave.

SCK

This pin is used to output the clock with respect to which the SPI transfers data or receive clock in case of

Slave.

SPI 是一種允許一個主設備啟動一個與從設備的同步通訊的協(xié)議，從而完成數(shù)據(jù)的交換。也就是SPI是一種規(guī)定好的通訊方式。這種通信方式的優(yōu)點是占用端口較少，一般4根就夠基本通訊了。同時傳輸速度也很高。一般來說要求主設備要有SPI控制器（但可用模擬方式），就可以與基于SPI的芯片通訊了。

SPI 的通信原理很簡單，它需要至少4根線，事實上3根也可以。也是所有基于SPI的設備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時 鐘），CS（片選）。其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規(guī)定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許 在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。

接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數(shù)據(jù)交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)摹＿@就是SCK時鐘線存在的原 因，由SCK提供時鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)輸出通過SDO線，數(shù)據(jù)在時鐘上沿或下沿時改變，在緊接著的下沿或上沿被讀取。 完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鐘信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數(shù)據(jù)的傳輸。

要注意的是，SCK信號線只由主設備控制，從設備不能控制信號線。同樣，在一個基于SPI的設備中，至少有一個主控設備。

這樣傳輸?shù)奶攸c：這樣的傳輸方式有一個優(yōu)點，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續(xù)傳送至少8位數(shù)據(jù)，而SPI允許數(shù)據(jù)一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCK時鐘線由主控設備控制，當沒有時鐘跳變時，從設備不采集或傳送數(shù)據(jù)。也就是說，主設備通過對SCK時鐘線的控制可以完成對通訊的控制。

SPI還是一個數(shù)據(jù)交換協(xié)議：因為SPI的數(shù)據(jù)輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。

不同的SPI設備的實現(xiàn)方式不盡相同，主要是數(shù)據(jù)改變和采集的時間不同，在時鐘信號上沿或下沿采集有不同定義，具體請參考相關(guān)器件的文檔。

I2C

    只要求兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線SDA 一條串行時鐘線SCL

    每個連接到總線的器件都可以通過唯一的地址和一直存在的簡單的主機從機關(guān)系軟件設定地址主機可以作為主機發(fā)送器或主機接收器

    它是一個真正的多主機總線如果兩個或更多主機同時初始化數(shù)據(jù)傳輸可以通過沖突檢測和仲裁，防止數(shù)據(jù)被破壞

    串行的8 位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標準模式下可達100kbit/s 快速模式下可達400kbit/s 高速模式下可達3.4Mbit/s

    片上的濾波器可以濾去總線數(shù)據(jù)線上的毛刺波保證數(shù)據(jù)完整

    連接到相同總線的IC 數(shù)量只受到總線的最大電容400pF 限制

UART

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。

UART常用于控制計算機與串行設備的芯片。有一點要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據(jù)終端設備接口，這樣計算機就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設備通信了。

明顯可以看出，SPI和UART可以實現(xiàn)全雙工，但I2C不行