UART / I2C / SPI / 1-Wire 五大总线怎么选

买回来一个新模块，规格书上一会儿写 I2C、一会儿写 SPI，还有的标 1-Wire；出了板子又冒出来 RS485、CAN、LoRa。同样是"接根线传数据"，凭什么分这么多种？这篇把它们摆到一张表里，先按"出不出板、有多远"分场地，再按"接几个、要不要快、剩几根脚"对号入座。选型不是背参数，是回答几个问题。

四种板级总线一句话定位

板子内部基本是这四种的天下：

• UART：点对点串口，两根线（TX/RX）一收一发，最朴素。接 GPS、部分蓝牙模块、串口屏、另一块单片机都用它。一对一，挂不了一串。详见 UART 原理。
• I2C：两根线（SCL/SDA）挂一串设备，靠7 位地址区分谁是谁。速度慢（标准 100kHz、快速 400kHz），但省线，小传感器和 OLED 小屏的首选。详见 I2C 原理。
• SPI：四根线（SCLK/MOSI/MISO/CS）全双工，快（几 MHz 到几十 MHz 很常见）。彩屏、SD 卡、RC522 读卡器这类要吞吐量的都走它。详见 SPI 原理。
• 1-Wire：一根数据线就能挂多颗，每颗自带 64 位唯一 ID。慢，但布线极省，多点测温（DS18B20）几乎是它的代名词。详见 1-Wire 原理。

板级总线对比表

总线	信号线数	典型速度	能挂几个	典型器件	主从 / 寻址
UART	2（TX/RX）+GND	9600～115200bps，特殊场景更高	1 个（点对点）	GPS、蓝牙模块、串口屏、单片机互连	对等，无地址，靠交叉接线
I2C	2（SCL/SDA）+GND	100k / 400kHz	理论上百个，受地址和负载限制	温湿度/气压传感器、OLED 小屏、EEPROM	一主多从，7 位地址寻址
SPI	4（SCLK/MOSI/MISO/CS）+GND	几 MHz～几十 MHz	每多挂一个就多一根 CS	TFT 彩屏、SD 卡、RC522、Flash	一主多从，CS 片选
1-Wire	1（DQ）+GND	~16.3kbps	一根线挂多颗	DS18B20 测温、iButton	一主多从，64 位 ROM ID

表里 UART 单独占一类：它没有"地址"概念，天生只能两个设备面对面。其余三种都是一主多从，区别在"靠什么认出每个从设备"——I2C 靠地址，SPI 靠多拉一根 CS，1-Wire 靠器件出厂烧死的 ID。卡在 I2C 和 SPI 之间时，标准就一条：带宽。读个温湿度、刷个文字 OLED，I2C 绰绰有余；一旦要每秒重画整块彩屏或连续读写大文件，400kHz 立刻不够，必须上 SPI。

出了板子：加上"距离"这一维

上面四种有个共同前提——信号是单端电平，抗不了长线上的干扰，也跑不远。一旦要跨机箱、跨房间、上工业现场，就得换赛道。评判维度也从"线数/速度"扩到"板内 vs 板间 vs 远距/无线"：

场景	距离量级	代表协议	为什么用它
板内芯片互连	厘米级	I2C / SPI / 1-Wire	省线、够快，同一块板信号干净
板间短距	几十厘米～数米	UART	两块板一收一发，约定波特率即可
工业/车载远距	十几米～上千米	RS485 / CAN	差分信号抗干扰、可组网、跑得远
无线跨房间/户外	百米～数公里	LoRa 等 LPWAN	无需布线，超低功耗换超远距离

差分是这里的分水岭：RS485 和 CAN 都用两根线的电压差表示 0/1，共模干扰同时打在两根线上会被抵消，所以能在电机、变频器一堆噪声里跑几百米。RS485 是"半双工总线，一主多从轮询"，常配 Modbus 协议，接一排传感器/仪表；CAN 多了"多主 + 优先级仲裁 + 报文自带校验重传"，是汽车和可靠性要求高的场合的标配。要彻底摆脱线、又不追求高带宽，就上 LoRa 这类 LPWAN——牺牲速率换几公里的距离和几年的电池寿命，适合抄表、农业、环境监测这种"偶尔发几个字节"的场景。

决策树：先问距离，再问细节

不用记全部参数，从"这条线要走多远"往下走：

1. 同一块板、芯片对芯片 → 板级四选一。省线优先选 I2C；要快、刷大屏、读 SD 卡选 SPI；只是多点测温、布线又长又散选 1-Wire。
2. 两块板短距点对点（几十厘米到几米） → 用 UART。两根线、约定波特率就通。
3. 十几米以上、现场有干扰、还要挂一串设备 → 上差分总线。一主多从、配 Modbus 用 RS485；车载或要报文级可靠性用 CAN。
4. 不想布线、要跨房间甚至几公里、数据量又小 → 走 LoRa / LPWAN 无线。
5. 定完赛道再抠细节：板级看带宽（分 I2C/SPI）和引脚预算；远距看距离 + 节点数 + 是否要仲裁（分 RS485/CAN）。

拿一个真实项目走一遍

嘴上说决策树容易，拿个例子过一遍才踏实。假设你做一个"阳台种菜监测"：要测土壤温度（探头埋在花盆里，离主板半米）、空气温湿度、还想把数据显示在一块小屏上，主控是引脚不宽裕的 ESP32-C3。

• 土壤温度：埋得远、就一个点、精度要求不高 → 用 DS18B20 走 1-Wire，一根信号线拉半米最省事，慢点无所谓。
• 空气温湿度：SHT30 这类芯片自带 I2C，且以后可能再加个气压计 BMP280 → 走 I2C，两根线挂一串，地址各不相同，加设备不加线，正好省 C3 那点脚。
• 小屏：如果是 0.96 寸 OLED，字少刷得慢，直接挂到上面那条 I2C 总线上；如果换成 1.8 寸彩屏要刷图 → 单独走 SPI，多占几根脚换刷新速度。

你看，一个小项目里三种总线各司其职：远又慢的用 1-Wire，多又省线的用 I2C，快又要吞吐的用 SPI。选型从来不是"全站统一一种"，而是每条链路各按需求挑。 这就是决策树落到实处的样子。

这里还藏着一个隐含前提：上面几个器件都是 3.3V 的，正好和 C3 同电平，省了转换芯片；万一混进一个 5V 模块，就得回头补上 电平转换 那一步，别直接对接。

别忘了引脚和电平

引脚预算——线越多越占 GPIO。I2C 全程只吃 2 根，挂再多设备也不增加；SPI 起步 4 根，之后每多一个从设备就再占一根 CS。脚紧张的小封装单片机上，这是 I2C 压过 SPI 的常见理由。哪些脚能用、怎么复用，回顾 GPIO 基础。

电平要一致——总线两端的高电平必须对齐。常见的坑是 3.3V 的单片机去接 5V 模块（或反过来），轻则读数飘、重则烧端口。跨电平时中间得加电平转换，看 电平转换。I2C 因为是开漏结构，上拉电阻接到哪个电源直接决定总线电平，别想当然。RS485/CAN 则要额外一颗收发器芯片把 MCU 的单端 TTL 转成差分，还要注意总线两端的终端电阻——这些出了板就绕不开。

小结

选总线是个漏斗：先问距离——同板选 I2C/SPI/1-Wire，板间短距选 UART，工业远距选 RS485/CAN，无线跨房间选 LPWAN；再抠细节——板级比带宽和引脚，远距比节点数和是否要仲裁。定完赛道，具体协议基本就浮出来了。

基础打牢后，继续逛 硬件基础原理 全集，或直接进 传感器专题 上手，选型环节也可对照 L2：怎么挑传感器。