在與ECU或者嵌入式相關的工作中, 我們肯定會接觸到各種通信協議, 很多協議有很多類似的地方, 也容易混淆. 本文來介紹一下兩種常見的通信協議之間的區別.

I2C 和 SPI 都是允許用戶進行短距離串行數據傳輸的總線協議. I2C 是飛利浦（現在的 NXP）制定的兩線通信, 而 SPI 是由摩托羅拉制定的. 這兩種協議通常用于智能手機、電視和筆記本電腦等電子設備, 以控制電源管理芯片、存儲設備、輸入設備等外圍設備.

什么是I2C？

I2C 是一種串行通信協議. 它為慢速設備提供了良好的支持, 例如 EEPROM、ADC 和 RTC 等. I2c 不僅可以用于單板, 還可以用于其他通過電纜與板連接的外部組件.

I2C 基本上是一種兩線通信協議. 它僅使用兩線進行通信. 其中一根線用于數據（SDA）, 另一根線用于時鐘（SCL).

在 I2C 中, 兩條總線都是雙向的, 這意味著主機能夠發送和接收來自從機的數據. 時鐘總線由主機控制, 但在某些情況下, 從機也能夠抑制時鐘信號.

此外，I2C總線用于各種控制架構, 例如SMBus（系統管理總線）、PMBus（電源管理總線）、IPMI（智能平臺管理接口）等.

I2C通信協議的優點

I2C協議有很多優點, 讓用戶在很多應用中不得不使用I2C協議. 下面是I2C的主要優點:

• 它是同步通信協議, 因此主從不需要精確的振蕩器.
• 它只需要兩根線, 一根線用于數據（SDA), 另一根線用于時鐘（SCL).
• 它為用戶提供了根據要求選擇傳輸速率的靈活性.
• 在 I2C 總線中, 總線上的每個設備都可以獨立尋址.
• 它遵循主從關系.
• 它能夠處理 I2C 總線上的多個主機和多個從機.
• I2C 具有一些重要的特性, 例如仲裁、時鐘同步和時鐘延長.
• I2C 提供 ACK/NACK（確認/不確認）功能, 可幫助處理錯誤.

I2C 通信協議的缺點

I2C 協議有很多優點, 但除此之外, I2C 也有一些限制:

• 由于開漏拓撲, 它比其他串行通信總線消耗更多的功率.
• 它僅適用于短距離.
• I2C 協議對從機的數量有一定的限制, 從機的數量取決于 I2C 總線的電容.
• 它只提供一些有限的通信速度, 如 100 kbit/s、400 kbit/s 等.
• 在 I2c 中, 設備可以設置它們的通信速度, 運行速度較慢的設備可以延遲速度較快的設備的運行.

什么是SPI？

串行外設接口是基于四線的全雙工通信協議, 這些線通常稱為 MOSI（主出從入）、MISO（主進從出）、SCL（由主產生的串行時鐘）和 SS（從 選擇線, 用于在通信過程中選擇特定的從站).

SPI 遵循主從架構, 通信始終由主機啟動. 與 I2C 一樣, 它也是一種同步通信協議, 因為時鐘由主從共享.

SPI 只支持多從機, 不支持多主機, 從機由從機選擇信號選擇. 在 SPI 通信期間, 數據通過移位寄存器從主機移出, 反之亦然.

SPI通訊協議的優點

• 沒有起始位和停止位, 因此數據可以不間斷地連續流式傳輸.
• 它支持全雙工.
• 從設備中不需要精密振蕩器, 因為它使用主時鐘.
• 沒有像 I2C 這樣復雜的從機尋址系統.
• 比 I2C 更高的數據傳輸速率（幾乎是 I2C 的兩倍).
• 將 MISO 和 MOSI 線分開, 因此可以同時發送和接收數據.
• 簡單的軟件實現.

SPI通訊協議的缺點

• 如果通信中的從站不止一個, 那么接線會很復雜.
• 使用四根線（I2C 和 UART 使用兩根).
• 不確認數據已成功接收（I2C 具有此功能).
• 沒有像 UART 中的奇偶校驗位那樣的錯誤檢查形式.
• 它只允許一個主機.

在嵌入式系統中, I2C和SPI都扮演著重要的角色. 這兩種通信協議都是同步通信的例子, 但仍然有一些重要的區別. 在下表中, 我指出了 SPI 和I2C（SPI 與 I2C)之間的一些常見差異.

下表直觀的對I2C 和 SPI 進行一個對比: