為何嵌入式調(diào)試中頻繁使用UART，而SPI和I2C很少被選用？

電子設(shè)計聯(lián)盟

點擊上方藍色字體，關(guān)注我們
  E: r6 L7 E' C8 s
以下是我的一些看法。

UART 成為調(diào)試和登錄 Linux 的首選，主要是因為其簡單性、靈活性、廣泛的工具支持和對實時調(diào)試信息的處理能力。
/ N% G* \! X/ h. f4 W8 Y) j
SPI、I2C 和 USRT 雖然有它們的優(yōu)勢，但它們更適合于高速數(shù)據(jù)傳輸和外設(shè)通信，而不是用于嵌入式調(diào)試和調(diào)試信息輸出場景。
1
UART的簡單性和普適性
: @. B9 N7 ~/ I5 wUART 是一種非常簡單的通信協(xié)議，只需要兩個引腳（TX、RX），就可以完成數(shù)據(jù)傳輸。

4 U9 o7 c2 M2 I它是全雙工的，支持同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。對很多調(diào)試工具或開發(fā)板來說，UART 通常已經(jīng)成為標準接口，因此不需要額外的硬件設(shè)置。
# z% B3 w) d  p/ b. l
8 f" G: Q  {$ G* U9 M0 T這種普適性讓 UART 成為調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的首選。
5 K% g" i% d0 `1 D2
波特率的靈活性
雖然 UART 是異步通信協(xié)議，確實需要設(shè)定波特率（如 9600、115200 等），但波特率的配置相對簡單。
5 k+ d" b! h4 u! ~/ `  d2 x: j( w
& |0 ?  s9 g6 W  b大多數(shù)嵌入式開發(fā)工具（比如串口調(diào)試器、串口終端等）都支持自動波特率調(diào)整或者手動設(shè)置，并且不需要時鐘信號。

* @+ Y! B' K: ]) e$ H% B相比之下，SPI 和 I2C 都是同步通信協(xié)議，依賴于主設(shè)備的時鐘信號，不僅要求額外的引腳，而且對主從設(shè)備的時序要求更嚴格。
. X' B" Y% Z9 Z3
流行的調(diào)試工具支持UART
6 c8 i' S( [/ [絕大多數(shù)嵌入式調(diào)試工具（如 JTAG、SWD 調(diào)試器）以及 Linux 終端應用（如 Minicom、PuTTY 等）都天生支持 UART 接口。

這使得調(diào)試過程更加便捷，無需為其他通信協(xié)議開發(fā)額外的調(diào)試工具或庫。

UART 可以直接通過標準串口登錄 Linux，這也是為什么它被廣泛應用于調(diào)試和登錄 Linux 的原因。
4
UART更適合調(diào)試場景
- n$ G9 Z0 k6 a7 KUART 異步通信的特點讓它非常適合串行打印調(diào)試（如 printf 調(diào)試）。
9 Z8 Q: F: D6 @, _, c
; J% \0 O! J$ s8 ]' E4 V8 v9 j. ?- f調(diào)試時，你只需不斷發(fā)送文本數(shù)據(jù)，UART 接口可以很自然地處理這些異步數(shù)據(jù)流，調(diào)試過程中不會因為丟掉時鐘同步而出錯。
0 M5 A5 I; O4 g+ Z2 ^( a/ G: f! O
SPI、I2C 等同步協(xié)議則需要嚴格的時鐘同步，且這些協(xié)議設(shè)計上是為數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化的，而不是為文本輸出設(shè)計的，所以調(diào)試信息的實時性和靈活性較差。
5
SPI、I2C 復雜度較高
SPI 和 I2C 設(shè)計之初是為了多設(shè)備間的高速數(shù)據(jù)傳輸。SPI 需要 4 根線（MISO、MOSI、SCK、SS），I2C 則需要 2 根線（SCL、SDA），它們的調(diào)試接口需要特定的硬件和協(xié)議棧支持，并且與 UART 相比，不適合頻繁的控制和狀態(tài)查詢。
% o/ b* m- Z( b/ R2 d: K$ @# g7 ?9 b
# E. B, W7 A% v$ T- ?6 B# ]+ t3 \此外，這些接口通常用于傳輸傳感器或外設(shè)的數(shù)據(jù)，而不是用于系統(tǒng)底層調(diào)試。
6
; h; Q: n) v0 K2 h  \8 S同步協(xié)議的時序和復雜性問題
SPI 和 I2C 是同步協(xié)議，需要精確的時鐘同步。
( e4 j7 W7 {  y
+ F  T! q' ]: C3 s( _$ P0 [: s調(diào)試過程中，如果時鐘出現(xiàn)偏差或者噪聲干擾，調(diào)試數(shù)據(jù)很可能會出錯。

尤其是 I2C，數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，并且有一定的從設(shè)備地址限制，這使得它不適合快速調(diào)試和實時輸出。

而 UART 在調(diào)試中，因為無需時鐘信號，即便波特率設(shè)置不準，通常也只是影響速度，數(shù)據(jù)的完整性通常能保證。
9 a& ^7 @  C8 p0 C( L; C

( C! J+ y8 O$ `+ U點擊閱讀原文，更精彩~