USART、UART、I2C和SPI是四种不同的串行通信协议，它们各自具有独特的特点和应用领域。以下是它们之间的主要区别及相关知识的总结：

USART（通用同步异步收发器）：

• USART结合了同步和异步通信的功能，是一个灵活的串行通信设备。

• 它可以根据需求配置为同步模式或异步模式，异步模式即为UART。

• USART通过提供小数波特率发生器系统，可以实现精确的波特率控制。

UART（通用异步收发传输器）：

• UART是一种异步串行通信协议，广泛应用于各种设备之间的数据传输。

• 它通过TX（发送）和RX（接收）两条信号线实现全双工通信。

• UART通信协议简单，不需要时钟信号，且可以通过调整波特率、数据位数以及校验位来满足不同的通信需求。

I2C（Inter-Integrated Circuit）：

• I2C是一种双向、串行、同步的通信协议，由Philips公司开发。

• 它使用两根线进行通信：SCL（时钟线）和SDA（数据线）。

• I2C支持多主设备和多从设备，每个设备具有唯一地址，通过地址识别实现数据的发送和接收。

• 主设备控制时钟线，负责同步数据传输的时序。

SPI（Serial Peripheral Interface）：

• SPI是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。

• 它以主从方式工作，需要至少四条线：SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

• SPI通信是高速、全双工、同步的，适用于高速数据传输的场景。

• 当有多个从设备时，可以通过片选信号选择与主设备进行通信的从设备。

相关知识：

• 串行通信：是一种数据一位一位按顺序传送的通信方式，相比并行通信，它传输速度慢，但传输距离较远且成本较低。

• 总线：是一种传输数据的通道，它可以在多个设备之间共享，实现设备间的数据通信。

• 主从设备：在串行通信中，通常有一个主设备负责控制通信的时序和数据流，而从设备则按照主设备的指令进行数据的发送或接收。

在选择USART、UART、I2C或SPI协议时，需要根据应用需求、硬件支持以及通信性能等因素进行综合考虑。例如，如果需要灵活支持同步和异步通信，可以选择USART；如果只需要简单的异步通信，UART可能是更好的选择；如果需要连接多个设备并进行高速数据传输，SPI可能更适合；而如果需要实现设备间的双向通信并控制数据传输的时序，I2C则是一个不错的选择。