在工业自动化与嵌入式系统领域，串口屏作为人机交互（HMI）的核心组件，其通信协议的选型直接影响系统稳定性、实时性和成本效益。本文结合工业场景需求，对比分析UART、SPI、I2C三种主流协议的适配性，为开发者提供选型参考。
优势：全双工异步通信，仅需两根信号线（TX/RX），硬件结构简单，支持长距离传输（≤15米）。其波特率可调（常用9600~115200bps），适合对实时性要求中等的串口屏控制场景，如工业仪表盘、低分辨率文本屏。
短板：无时钟同步机制，易受电磁干扰；传输速率有限，难以支撑高帧率图形刷新。
优势：全双工同步通信，传输速率可达数十MHz，支持多从机级联。适用于高分辨率串口屏的快速图像数据传输，如工业级触控屏、动态流程图显示。
短板：需4根以上信号线（SCLK/MOSI/MISO/CS），硬件资源占用多；传输距离短（通常<1米），抗干扰能力较弱。
优势：半双工同步协议，仅需两根线（SDA/SCL），支持多主多从拓扑。适用于低功耗、多设备协同的串口屏系统，如分布式控制面板、传感器集成界面。
短板：速率较低（标准模式100kbps，高速模式3.4Mbps），总线冲突需软件仲裁，实时性受限。
优选协议：UART凭借异步传输特性，在电机、变频器等电磁干扰强的场景中表现稳定（需增加RS-485扩展）。SPI因高速信号易受干扰，需配合屏蔽线缆使用。
案例：石化厂DCS系统中，UART驱动串口屏实现远程设备状态监控，传输距离达50米（通过RS-485中继）。
优选协议：I2C硬件成本最低，适合小型PLC控制面板；SPI需专用GPIO引脚，适合FPGA/ASIC方案；UART兼容性强，通用MCU均可支持。
案例：智能仓储AGV车载屏采用I2C协议，通过单一总线集成温湿度传感器与显示屏，降低布线复杂度。
优选协议：SPI在医疗设备串口屏中广泛应用，如内窥镜成像系统需20MHz以上速率传输1080p图像；I2C则适合楼宇自动化中多屏联动控制。
数据对比：SPI传输1MB图像数据仅需0.4ms（25MHz时钟），而UART（115200bps）需87ms，延迟差距显著。
协议选型需综合评估场景优先级——UART胜在稳健，SPI强于性能，I2C精于集成。开发者应基于串口屏的显示需求、环境条件与系统架构，选择最适通信方案。