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为何嵌入式调试中频繁使用UART,而SPI和I2C很少被选用?

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发表于 2024-11-22 08:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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% A3 l! E3 U' P. E/ r点击上方蓝色字体,关注我们
, C! i: r# `- ~0 n. e/ z' \
, Y$ V" F7 |# }- P' l' ?以下是我的一些看法。' k: U$ Z  S5 u: u: D
  Q% Q5 z/ v7 @
UART 成为调试和登录 Linux 的首选,主要是因为其简单性、灵活性、广泛的工具支持和对实时调试信息的处理能力。
# c( n, [& L! ]7 q8 m* w  J
8 R1 W5 X: [0 F4 u, q1 DSPI、I2C 和 USRT 虽然有它们的优势,但它们更适合于高速数据传输和外设通信,而不是用于嵌入式调试和调试信息输出场景。* u9 o! b; y8 `. o
1/ p* H" e& Y4 y! N
UART的简单性和普适性' y3 D- h. W  N5 M
UART 是一种非常简单的通信协议,只需要两个引脚(TX、RX),就可以完成数据传输。
) j& l5 S& u6 |9 b/ X$ n+ a7 F, s" B
它是全双工的,支持同时发送和接收数据。对很多调试工具或开发板来说,UART 通常已经成为标准接口,因此不需要额外的硬件设置。1 C+ x4 O3 I! w1 q9 O% i# ?

: h1 h/ ~2 W& ]; ^这种普适性让 UART 成为调试嵌入式系统的首选。( m1 F- N4 `! i5 ^$ F
2
1 u: W& ^2 }' ~! v' E波特率的灵活性: [6 F& ~+ {- J  F7 c2 D
虽然 UART 是异步通信协议,确实需要设定波特率(如 9600、115200 等),但波特率的配置相对简单。1 Q- _" `) O  z

; }, @0 n! l) U& ?; m$ w- Z大多数嵌入式开发工具(比如串口调试器、串口终端等)都支持自动波特率调整或者手动设置,并且不需要时钟信号。  T/ o4 f/ k: @  P% G" {; E
3 v6 E, Y& [) j+ a
相比之下,SPI 和 I2C 都是同步通信协议,依赖于主设备的时钟信号,不仅要求额外的引脚,而且对主从设备的时序要求更严格。
& d6 S& |! _# J! h* G: A( J35 l3 d( q: L( q7 R
流行的调试工具支持UART
7 S2 l& U0 e) u2 a, R/ O7 Z& d绝大多数嵌入式调试工具(如 JTAG、SWD 调试器)以及 Linux 终端应用(如 Minicom、PuTTY 等)都天生支持 UART 接口。
8 e: @, r3 A1 K  o8 Q/ s( U; n- x
6 B. s/ k6 o4 _; x& R6 j这使得调试过程更加便捷,无需为其他通信协议开发额外的调试工具或库。
- [# s. V2 V% b: @6 w4 v; @5 W7 T6 ]: H9 y, n+ ^' j! u. h" O
UART 可以直接通过标准串口登录 Linux,这也是为什么它被广泛应用于调试和登录 Linux 的原因。
0 p  h9 x' o1 R1 _42 D; R8 S- ~/ E7 V/ Q1 t
UART更适合调试场景
2 p. |  C  _% @$ Y# G$ M8 eUART 异步通信的特点让它非常适合串行打印调试(如 printf 调试)。
; m7 Z$ q5 M6 g1 k
! Z2 t/ _5 ~; Y# Q* i调试时,你只需不断发送文本数据,UART 接口可以很自然地处理这些异步数据流,调试过程中不会因为丢掉时钟同步而出错。
( B( [7 M1 u" }( E
! X6 a  I+ |( m5 y8 n/ C5 x* BSPI、I2C 等同步协议则需要严格的时钟同步,且这些协议设计上是为数据传输优化的,而不是为文本输出设计的,所以调试信息的实时性和灵活性较差。
, y+ |4 ~. b5 g9 x. |5! Y; r) q: r4 N0 d' A* V
SPI、I2C 复杂度较高: g# B1 y# U8 k3 ?& l, `
SPI 和 I2C 设计之初是为了多设备间的高速数据传输。SPI 需要 4 根线(MISO、MOSI、SCK、SS),I2C 则需要 2 根线(SCL、SDA),它们的调试接口需要特定的硬件和协议栈支持,并且与 UART 相比,不适合频繁的控制和状态查询。! I- l* ]3 Z6 D- M7 X) i$ ]

+ ]# t; ?! J/ r* r1 i此外,这些接口通常用于传输传感器或外设的数据,而不是用于系统底层调试。
( m: j) q% k: w) I+ N6
6 k3 a* t  S6 u. ?, r5 J同步协议的时序和复杂性问题$ T+ _$ `6 `- N* [! I& |& h# W. f
SPI 和 I2C 是同步协议,需要精确的时钟同步。6 s$ l7 d7 {" ?9 @* a) E- }

" Z+ C% z9 z9 {& E调试过程中,如果时钟出现偏差或者噪声干扰,调试数据很可能会出错。
5 W. ?& a( e* [' \" f9 F, x8 l
: \6 L& r2 M0 b" a6 n( B  F% O9 x2 ]尤其是 I2C,数据传输速度较慢,并且有一定的从设备地址限制,这使得它不适合快速调试和实时输出。
' k% p6 N, t& b1 l- G5 V" V7 \$ [& Q  d' X: q
而 UART 在调试中,因为无需时钟信号,即便波特率设置不准,通常也只是影响速度,数据的完整性通常能保证。/ m& m6 Y% E" r

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