為什么選擇UART（串口）作為調(diào)試接口，而不是I2C、SPI等其他接口

作者：時間：2024-08-07 來源：硬十

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UART（通用異步收發(fā)傳輸器）通常被選作調(diào)試接口有以下幾個原因：

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202408/461757.htm

簡單性：

協(xié)議簡單：UART的協(xié)議非常簡單，只需設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗位就可以進行通信。相比之下，I2C和SPI需要處理更多的通信協(xié)議和時序要求。
硬件資源少：UART通信通常只需要兩根線（TX和RX），而I2C需要兩根線（SCL和SDA），SPI需要至少四根線（MISO、MOSI、SCLK和CS），這對引腳資源有限的微控制器尤其重要。

① SPI (Serial Peripheral Interface)
多設(shè)備支持：SPI 通常用于主從通信，一個主設(shè)備可以與多個從設(shè)備通信。每個從設(shè)備需要一個單獨的片選信號，這增加了硬件復(fù)雜性。
時鐘同步：SPI 使用時鐘信號同步數(shù)據(jù)傳輸，不同設(shè)備間可能需要配置不同的時鐘極性（CPOL）和相位（CPHA）。
硬件連接：SPI 使用四條線（MISO、MOSI、SCLK 和 SS），比 UART 的兩條線（TX、RX）多，需要更多的引腳。
高速傳輸：SPI 支持較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但高速通信下電磁干擾和信號完整性問題變得更顯著，需要仔細設(shè)計 PCB 布線。
②I2C (Inter-Integrated Circuit)
多主多從：I2C 支持多主多從通信，需要管理總線仲裁和總線占用，這在硬件和軟件設(shè)計上增加了復(fù)雜性。
地址分配：每個從設(shè)備都有唯一的地址，主設(shè)備通過地址尋址從設(shè)備，涉及地址沖突和地址分配的問題。
時鐘同步：I2C 也使用時鐘信號同步數(shù)據(jù)傳輸，但只有兩條線（SDA 和 SCL），這些線需要上拉電阻以維持總線的高電平狀態(tài)。

位級握手：I2C 有位級的握手機制（如ACK/NACK信號），確保每個字節(jié)的傳輸成功，這需要額外的邏輯處理。
③CAN (Controller Area Network)
多主多從：CAN 支持多主多從通信，使用基于優(yōu)先級的仲裁機制，以確定哪個節(jié)點可以發(fā)送數(shù)據(jù)。這需要復(fù)雜的協(xié)議處理和硬件支持。
錯誤檢測與校正：CAN 協(xié)議內(nèi)置了強大的錯誤檢測和校正機制，如循環(huán)冗余校驗（CRC）、位填充、確認應(yīng)答等，提高了通信的可靠性，但也增加了協(xié)議的復(fù)雜性。
消息過濾：CAN 節(jié)點可以基于消息 ID 對接收到的消息進行過濾，需要配置硬件濾波器或軟件濾波器，增加了配置和編程的復(fù)雜性。
高速通信：CAN 支持高速通信（如 CAN-FD），需要復(fù)雜的物理層和協(xié)議層設(shè)計，以保證在高噪聲環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。
相比 UART
簡單性：UART 是全雙工通信，通常只需要兩條線（TX、RX），硬件連接簡單，無需時鐘信號同步。
沒有從設(shè)備地址：UART 通信沒有從設(shè)備地址和總線仲裁問題，通信協(xié)議和數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)相對簡單。
軟件實現(xiàn)簡單：UART 的軟件實現(xiàn)和配置相對簡單，不需要處理復(fù)雜的握手、仲裁和錯誤檢測機制

獨立性：

主從關(guān)系靈活：UART通信沒有主從設(shè)備的限制，設(shè)備之間可以自由地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。I2C和SPI都需要明確的主從關(guān)系，并且通常需要復(fù)雜的配置來處理多主多從環(huán)境。
時鐘獨立：UART是異步通信，不需要共享時鐘信號，而I2C和SPI都需要共享時鐘信號，這對調(diào)試環(huán)境的靈活性有一定影響。

廣泛兼容性：

通用性：幾乎所有的微控制器和計算機都內(nèi)置有UART接口，并且廣泛支持串口通信軟件，如PuTTY、Tera Term等，使得UART調(diào)試非常方便。
常用工具支持：有大量的調(diào)試工具（如USB轉(zhuǎn)串口適配器）支持UART，這些工具可以很方便地連接到PC進行調(diào)試。