我們常用的串口究竟是同步還是異步？藍(lán)牙模塊、WiFi模塊用的又是什么方式？今天，我們就來(lái)一探究竟，講清楚串口通信的同步與異步的區(qū)別。

1.同步串口

同步串口就像合唱團(tuán)需要指揮打拍子，同步串口必須共用一根時(shí)鐘線CLK。發(fā)送方和接收方嚴(yán)格按節(jié)奏同步來(lái)傳輸，適合高速數(shù)據(jù)傳輸，但是需要多接一根線。

優(yōu)點(diǎn)

高速傳輸：SPI可達(dá)100Mbps+。

無(wú)幀開銷：數(shù)據(jù)流連續(xù)傳輸，無(wú)需起止位，效率近100%。

精準(zhǔn)同步：專用時(shí)鐘線（SCLK）確保收發(fā)時(shí)序嚴(yán)格對(duì)齊。

多設(shè)備擴(kuò)展：SPI支持主從設(shè)備鏈?zhǔn)竭B接。

I2C通過(guò)地址尋址支持多從機(jī)。

缺點(diǎn)

布線復(fù)雜：SPI需4根線（SCLK, MOSI, MISO, CS）。I2C需2根線（SCL, SDA），但需上拉電阻。

抗干擾弱：時(shí)鐘信號(hào)受干擾會(huì)導(dǎo)致整段數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

距離短：通常≤1米（高速信號(hào)衰減限制）。

應(yīng)用場(chǎng)景

當(dāng)你需要高速傳輸或連接多個(gè)設(shè)備的時(shí)候，就會(huì)遇到同步串口：

SPI：驅(qū)動(dòng)OLED屏幕、FLASH存儲(chǔ)器，需要CLK時(shí)鐘線

I2C：連接溫濕度傳感器、RTC時(shí)鐘芯片，通過(guò)SCL、SDA兩條線

比如I2C讀取溫度傳感器：

2.異步串口

異步串口更像是兩個(gè)人在對(duì)話，不需要指揮，也就是時(shí)鐘線，雙方提前約定好說(shuō)話速度，就是用波特率來(lái)同步數(shù)據(jù)，這種常見在各種模塊的通信接口。

優(yōu)點(diǎn)

布線簡(jiǎn)單：僅需兩根線（TX發(fā)送、RX接收），成本低。

抗干擾強(qiáng)：每幀數(shù)據(jù)獨(dú)立（起始位+停止位），單幀錯(cuò)誤不影響后續(xù)傳輸。

跨平臺(tái)兼容：標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如RS-232、TTL電平），廣泛用于MCU、PC、傳感器。

長(zhǎng)距離傳輸：配合RS-485可擴(kuò)展至1200米。

缺點(diǎn)

效率低：每幀需附加起止位，有效數(shù)據(jù)率低于同步。

依賴波特率：通信雙方必須嚴(yán)格匹配波特率，時(shí)鐘偏差會(huì)導(dǎo)致誤碼。

速率受限：通常波特率≤115.2kbps。

應(yīng)用場(chǎng)景

我們常用的串口（如電腦上的 COM 口、RS-232、RS-485，或通過(guò) USB 轉(zhuǎn)串口芯片實(shí)現(xiàn)的 USB-TTL 串口）通常是 異步串口。

藍(lán)牙、WiFi、GPS常用的也是異步串口。你在開發(fā)板上看到標(biāo)著TX、RX的兩個(gè)引腳，這就是典型的異步串口UART。

這類模塊選擇異步串口有三大原因：

①.接線簡(jiǎn)單：只需要兩根線RX、TX，節(jié)省硬件資源；

②.協(xié)議簡(jiǎn)單：不需要復(fù)雜的時(shí)鐘同步，適合新手快速上手；

③.通用性強(qiáng)：所有單片機(jī)都支持UART，兼容性好；

3.如何選擇串口類型？

選異步（UART）

需要長(zhǎng)距離通信（工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)）。

布線受限（如無(wú)人機(jī)飛控連接GPS）。

對(duì)速率要求不高（調(diào)試日志、傳感器上報(bào)）。

選同步（SPI/I2C）

需要高速傳輸（顯示屏刷新、攝像頭數(shù)據(jù)）。

系統(tǒng)內(nèi)多芯片協(xié)同（主控+外設(shè)芯片）。

空間緊湊（I2C僅需2線支持多設(shè)備）。

審核編輯 黃宇