请分别介绍UART和I2C通信协议的工作原理，并说明它们在物理层面的实现差异。

回答思路

1. 准确描述UART的异步串行通信机制，包括起始位、数据位、停止位
2. 准确描述I2C的同步串行通信机制，包括时钟线SCL和数据线SDA
3. 对比两者在物理层实现上的差异，如半双工与全双工、接线方式、速率
4. 说明两者在典型应用场景中的选择依据