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比较UART和SPI速度

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作者节奏PCB解决方案

关键的外卖

  • UART芯片是单一的、大规模的集成芯片，设计用于计算机与连接到计算机串口的其他外围设备之间的异步串行通信。

  • SPI是一种接口总线，允许微控制器和外设设备(如SD卡、传感器和移位寄存器)之间进行通信。

  • SPI协议明显比UART快。

UART接口

UART是一种提供全双工串行通信的通用协议

如果你在嵌入式系统因此，了解所使用的各种技术和通信协议非常重要。通信协议使系统中连接的设备(如传感器、科学仪器、计算机和显示器)能够相互通信。一些最常用的通信协议是通用异步收发器(UART)、串行外围接口(SPI)和集成电路(I2C)。所有这三种通信协议都允许数字串行通信，但它们在硬件、速度、引脚数量和连接设备等各个方面都有所不同。在本文中，我们将比较UART和SPI的速度，并强调UART和SPI之间值得注意的其他几个关键区别。

UART通信

UART是提供全双工串行通信的最常用协议。它不仅仅是一个协议，它还是一个硬件外设一个单片机．UART芯片是单一的、大规模的集成芯片，设计用于计算机与连接到计算机串口的其他外围设备之间的异步串行通信。

从物理上讲，UART是一个从一个系统向另一个系统发送和接收数据的微芯片。UART芯片的目的是将输入的串行数据转换为并行数据供系统读取，然后将输出的并行数据还原为串行数据，然后再将其交换到其他系统。一个UART芯片可以被看作是一个数据终端设备(DTE)设备，它可以实现通信总线中数据的串行到并行转换。

在UART通信中，两个UART芯片可以相互通信，这就是为什么UART通信只需要两根电线来传输和接收UART之间的数据流。数据流从发射UART的发射引脚到接收UART的接收引脚。传输UART负责将外围设备的并行数据转换为串行数据，并将其串行传输给接收UART。接收UART是将串行数据转换为接收外围设备的并行数据的地方。

SPI通信协议

不像UART，它是一个电路集成在微控制器上在美国，SPI只是一个通信协议。它是一种接口总线，允许微控制器和外围设备(如SD卡、传感器和移位寄存器)之间进行通信。SPI串行通信协议适用于支持时钟串行流的电子设备。这意味着，与UART相比，SPI协议是同步的。

SPI协议在串行数据输入/串行数据输出方法的帮助下允许高速数据流。在SPI中，总线上设备之间的高速数据交换至少包括四个信号:

  1. 一个时钟(时钟)
  2. 串行数据(SDI)
  3. 串行数据输出(SDO)
  4. 芯片选择(CS)信号

在SPI通信中，由控制器设备产生的时钟信号提供同步。SDI和SDO是由所有连接的设备共享的信号，而为每个外围设备分配唯一的外围选择线。因此，要启用SPI全双工通信，至少需要四根电线。

在一个SPI实现中可以连接多个外围设备。随着外围设备数量的增加，实际电线数量会比外围设备数量多出3根。用于通信的外围设备的选择是基于由控制器设备在特定的外围选择线上拉低。

到目前为止，我们已经讨论了UART和SPI的细节;现在，我们来比较一下。

UART vs. SPI速度

当比较UART和SPI时，只有几个相似之处:

  • 两者都支持全双工串行通信。
  • 两者都用于短距离通信。

除此之外，UART和SPI在速度、连接的设备数量、引脚数量、大小和同步方面也有不同。

速度

速度是通信协议中最重要的特性之一，UART和SPI速度之间有很多不同。SPI协议明显比UART快。SPI提供高速同步通信，而UART设备之间的通信速度比SPI协议低三倍。

数据速率

UART在设备之间传输串行数据的速率比SPI低。由于UART设备的通信方式是异步的，所以UART设备之间的通信速率必须相等。在UART通信中，最大数据速率通常在230 kbps到460 kbps之间。与UART相反，SPI接口没有指定的数据速率限制。在SPI通信总线中，数据速率通常在10 Mbps到20 Mbps左右。

考虑到UART和SPI的速度，从这两个协议短距离发送数据的最快通信协议是SPI。SPI协议最适合于需要高速的低功耗应用。SPI接口的高速信号限制它的数据传输只能在短距离内进行。要将数据发送到更远的距离，必须降低时钟速度并合并专门的驱动芯片。

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