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开发板带你入门，我们带你飞
文 | 无际（微信:2777492857）
全文约2289字，阅读大约需要 10 分钟
有没有发现，现在的MCU串口数量好像越来越多了，动不动就标配个3,4个UART。
这到底是怎么回事？是厂商闲得蛋疼，还是现在需求越来越变态？
今天，我们就来聊聊这个话题，带你从初学者的视角一步步揭开现代单片机串口数量暴增的真相。
早年的单片机，比如经典的8051，一个芯片通常就带一个串口（UART）。那时候的开发场景也很简单：接个串口调试工具，打印点日志，或者连个简单的传感器，基本就够用了。毕竟，80年代的电子设备，简单粗暴。
但时代变了。现在的单片机不再是那个只会“嘀嘀嘀”发 摩尔斯电码的简单工具，而是进化成了能同时处理多个设备通信的强大核心。串口数量的增加，正是这种进化最直观的体现。
你有没有想过，为什么现在的电子产品功能越来越复杂？从智能手表到无人机，从扫地机器人到车载系统，一个小小的单片机得同时管着传感器、通信模块、显示屏、电机驱动……这就好比从单一的功能扩展到了多任务并行，仅靠一个接口怎么能满足需求呢？
举个例子，比如我们无际单片机的项目6这种WiFi+4G+Lora报警网关。
WiFi，4G，Lora都需要用URAT跟单片机交互数据。
这时候，一个串口显然不够用，哪怕你再怎么复用IO口、写复杂的时序代码，也会把自己逼疯。厂商显然也看到了这一点：与其让工程师们在代码里玩命挤性能，不如直接多塞几个串口，省时省力，皆大欢喜。
物联网（IoT）的兴起，这玩意简直是串口数量暴增的催化剂。物联网设备动不动就要跟云端、手机、其他设备互联互通，一个单片机得同时应付MQTT协议、BLE通信、传感器数据采集，串口不够用怎么办？厂商的回答很简单：加！于是，现代单片机从“单口“变成了“多口”。
当然，有人可能会问：串口多了，芯片不就贵了吗？以前的单片机为啥不这么干？答案藏在技术进步里。
早年间，芯片制造工艺粗糙，晶体管数量有限，一个串口模块可能就占了芯片好大一块地盘。设计者得精打细算，能省则省，多加一个串口就意味着成本飙升，性能缩水。
但现在不一样了。现代芯片用的是7nm、28nm甚至更先进的工艺，晶体管密度高得离谱，一个串口模块在芯片里占的那点面积，简直跟芝麻粒似的。厂商完全有能力在不增加太多成本的情况下，多塞几个串口进去。更别提现在的单片机动不动就集成几十万甚至上百万个逻辑门，串口模块的硬件开销几乎可以忽略不计。
串口数量的增加，本质上是芯片制造技术进步的红利。厂商一看，硬件成本低了，用户需求高了，不加白不加，傻子才不加呢。
作为一个单片机工程师，你有没有遇到过这样的场景：项目做到一半，发现串口不够用了，只能硬着头皮用GPIO去模拟UART？我2021年第一份研发工作就碰到过，恶心程度不能用语言来表达，那感觉就像用筷子吃西餐，费劲不说，还容易翻车。
当然，串口数量变多也不全是技术进步和用户需求的功劳，厂商的小算盘也功不可没。你有没有发现，每次新款单片机发布，宣传页上总会把“多串口”当成卖点大吹特吹？“看，我们的新芯片有6个UART、4个SPI、3个I2C，性能碾压上一代！”这话听着耳熟吧？
这其实是厂商的阳谋。一方面，多串口确实能吸引工程师选用新款芯片，毕竟谁不想用更省心的硬件呢？另一方面，这也变相逼着你升级开发工具链、买新开发板，甚至重新学习新芯片的寄存器配置。串口多了，芯片型号变了，开发板贵了，厂商的钱包自然也就鼓了。
更狠的是，有些厂商还会故意在低端型号上限制串口数量。比如某个入门级芯片只有1个UART，而中高端型号直接给你5个，价格翻倍。你要是项目需求稍微复杂一点，就不得不掏钱升级。
说到串口数量增加，还有个细节不能忽略：现在的不只是串口数量多，其它通讯接口数量也在增多。早年的单片机，通讯接口基本就只有UART，顶多再加个简单的异步串行接口。现在呢？UART、SPI、I2C，甚至CAN、USB都算上了。
这背后的原因也很简单：不同外设喜欢不同的“语言”。比如，I2C适合接传感器，SPI适合高速传输，UART适合调试和长距离通信。一个单片机如果只有UART，面对SPI设备就得抓瞎，反过来也一样。现代单片机索性把这些常用接口都配齐了，让你随便挑，想怎么玩就怎么玩。
举个例子，STM32系列的单片机，高端型号动不动就带七八个串口，UART、SPI、I2C一个不少，甚至还有SDIO、USB这些“高级货”。
看到这儿，你可能会好奇：串口数量是不是会一直增加下去？答案是：不一定。虽然现在的趋势是串口越来越多，但也得有个度。毕竟，芯片的引脚数量是有限的，每个串口都得占几个IO口，串口多了，引脚不够用怎么办？总不能把芯片做成刺猬吧。
而且，随着无线通信技术的发展，比如BLE、Wi-Fi、ZigBee的普及，有些设备压根不需要串口，直接通过无线协议就能搞定。未来，单片机的串口数量可能会达到一个平衡点：够用就好，不多不少。厂商也会把精力放在提升串口性能上，比如更高的波特率、更低的功耗，或者支持ISO7816 interface, LIN, IrDA, modem control，而不是一味地堆数量。
不过对初学者来说，这倒是个好消息。串口多意味着上手门槛低，你不用再为接口不够用而头疼，可以专心写代码、调功能。至于那些老工程师，可能还会怀念当年“一个串口打天下”的日子，毕竟那时候的单片机虽然简陋，但逼着你把基础功练得扎实无比。
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