1、内部总线、系统总线、外部总线的概念

总线的分类方式是根据离芯片远近等级进行分类的：内部总线是外设与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；系统总线是各插件板与主板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线是微机和外部其他设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，用于设备一级的互连。

严格来说，I2C和SPI属于内部总线，而UART属于外部总线

2、总线通信的基本概念

数据传输方向

• 单工：只允许数据在一个方向上传输，不能实现双方通信 例：收音机
• 半双工：允许数据在两个方向上传输，但是同一时间数据只能在一个方向上进行传输 例：对讲机
• 全双工：允许数据在两个方向上同一时间传输 例：手机通话

缓冲通信模式

• 同步（阻塞模式），同步通信有时钟线控制同步
• 异步（非阻塞模式），异步通信没有时钟线控制同步

传输数据位数

• 串行通信：将数据按位依次传输，每位数据占据固定的时间长度
• 并行通信：多比特数据同时通过并行线进行发送

3、I2C和SPI的经典物理层结构

I2C

SPI

4、I2C总线与SPI总线的区别

• 从通信模式上看，I2C总线是一种串行同步半双工的通信协议，而SPI总线是一种串行同步全双工的通信协议；
• 从物理结构上看，I2C只有两根线（SCL、SDA），SPI有4根线（SCK、CS、MOSI、MISO）；
• 从总线传输速度上看，I2C总线的传输速度在100Kbps - 4Mbps，SPI总线的传输速度更快，可以达到30Mbps以上；
• I2C总线的起始传输信号是SCL在高电平时SDA产生一个下降沿，终止传输信号是SCL在高电平时SDA产生一个上升沿。SPI总线当CS拉低电平时标志传输开始，CS拉高电平时标志传输结束；
• 从采样模式上看，I2C总线是SCL高电平采样，SPI总线因为是全双工，所以是沿采样，具体要根据时钟相位CPHA决定，一般情况下master device是SCK的上升沿发送，下降沿采集；
• I2C总线是多主机总线，并且能支持多从机，其通过SDA上的地址信息来锁定从设备，SPI总线只有一个主设备，主设备通过CS片选来确定从设备。

5、I2C总线和SPI总线的共同点

• I2C总线和SPI总线数据传输都是MSB（最高有效位）在前，LSB在后（串口是LSB在前）；

• I2C总线和SPI总线时钟都是由主设备产生，并且只在数据传输时发送时钟信号。