i2cとUARTの違いを徹底解説！中学生でも理解できる3つのポイントと使い分けのコツ

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i2cとUARTの違いを徹底解説｜初心者にも分かる基本と使い分けのコツ

この二つの通信規格は、マイコンやセンサーを接続するときに使われますが、名前だけだと混乱しやすいです。I2C（Inter-Integrated Circuit）とUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）は、似ているようで別の役割を持つ規格です。I2Cは複数のデバイスを同じ2本の信号線でつなぐ“バス”型の通信で、UARTは基本的に1対1の直結型です。これを知っておくだけで、プロジェクトを始めるときの設計がぐっと楽になります。
この違いを理解することは、部品選びやソフトの実装方針を決める第一歩です。I2Cは選択肢を増やしやすく、UARTはシンプルさと柔軟性を両立させやすい特徴があります。
この後で、実際の使い分けのコツを詳しく紹介します。結論として、I2Cは複数機器をつなぐ場合に向き、UARTは機器同士を個別に接続して素早く情報をやり取りしたい場合に適しています。
ポイントは覚えやすい3点、接続する機器の数、必要な信号線の本数、データ制御の複雑さです。これを頭に入れておくと、回路図を描くときにも迷いが少なくなります。

1. 仕組みと配線の違いを知ろう

I2Cは2本の信号線SDAとSCLを使い、マスター1台と複数のスレーブが同じバス上で通信します。データはビット列で送られ、アドレス機能を使って送り先を決定します。配線が少なくて済み、複数デバイスを同時につなぐのに向く点が魅力です。しかしバス上の混線を避けるため、時計信号のSCLとデータ線SDAの同期管理が必要になります。UARTは基本的に2本だけを使い、1対1の通信を前提に設計されています。信号は非同期で、スタートビットやデータビット、ストップビットなどのタイミングでデータを伝えます。配線はシンプルだが、複数機器を同時に管理するのはやや難しい点に注意です。

2. 速度・距離・信頼性の違いを比べる

速度と距離の観点では、実際の転送速度は設定次第ですが、よく使われる目安があります。I2Cは標準モード100 kbps、ファストモード400 kbps、最近は高速モードで1 Mbps程度の機器もあります。UARTはボーレートの選択肢が広く、一般的には115200 bps前後が多いですが、短距離であれば数Mbpsまで対応できるケースも多いです。距離が長くなるとノイズや信号の減衰が問題になるため、I2Cは長距離には適していません。UARTは適切な配線とノイズ対策をとれば長距離でも実用的です。
エラー処理についても違いがあります。I2CはACK/NACKで受信確認を行い、UARTはソフトウェア側で再送やエラー検出を工夫します。現場ではこの違いを理解しておくと、設計時の選択がスムーズになります。

able>特徴I2CUARTデバイス接続形態マスター1台＋スレーブ複数基本1対1配線本数2本（SDA, SCL）2本（TX, RX）信号の同期クロックで同期非同期アドレス機能あり（アドレス指定）基本なし転送速度の目安100 kbps〜1 Mbps程度典型は115200 bpsなど、条件次第で数Mbpsまで可距離の適正短距離向き長距離にも対応可能（設計次第）エラー処理ACK/NACKソフトウェアで再送・エラー検出ble>

ピックアップ解説

昔、友達の自作ロボットで i2c と UART を同時に使う場面があり、最初は混乱しました。私が気づいたのは、実は考え方の違いだけでなく、現場でのつながり方が全てを変えるということ。I2C は一つの路地に複数の家が並ぶように、同じ2本の線でたくさんの部品をぶら下げられる。UART は2人だけが向き合う対話のように、1対1の直接通信を丁寧に行う。目的とシチュエーションを想像しながら選ぶと、プログラムの設計も自然とスムーズになる。

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