为什么现代单片机的串口数量越来越多？

尽管串口速率低，缺点显著，但其低成本、稳定性和广泛应用在现代嵌入式系统设计中仍具备优势。

集成多个串口的MCU使得系统能够兼容多种设备，支持并行数据采集和独立任务处理。

随着物联网的普及以及嵌入式系统复杂性的提升，多个串口的存在让设计更加简化并提升了系统的灵活性和可靠性。

1、串口的低成本和稳定性

串口是最早用于单片机的数据传输协议之一。

它简单可靠，对时序和线缆要求不高，电路设计简单（例如使用TTL或RS-232电平），硬件成本低。

随着MCU工艺的进步，集成多个串口的成本也逐渐下降，且可以通过引脚复用功能（Pin Multiplexing）减少外部接口的空间。

2、传统工业和嵌入式应用需求

在工业、物联网、和嵌入式领域，串口的使用仍然广泛。传统工业设备、传感器、PLC、机器人等大量采用串口协议（RS-232、RS-485），便于设备互联。

多串口MCU可以让一个单片机同时对接多个外设，如多个传感器模块或通信模块，简化系统设计并提升可靠性。

串口具有较强的实时性，不像 USB 或以太网需要复杂的协议栈支持，便于轻量、实时的数据通信需求。

3、兼容性与通用性

串口是嵌入式系统工程师普遍掌握的基本接口，软硬件支持广泛且通用性强。

在调试、维护、升级等方面，有大量工具和软件支持（如串口调试助手等）。

许多旧设备或外设仍然采用串口通信，为了兼容这些设备和标准，MCU 厂商继续增加串口数量，以支持多设备的并行连接。

4、多种协议和功能扩展

UART协议简单且可以支持多种通信协议，通过简单改动可以支持 MODBUS、NMEA、I2C等协议，适应性较强。

多个串口的存在让 MCU 能够同时与多种协议外设通信，而不需要复杂的总线转换。

现代MCU通常设计灵活，可以支持软硬件流控（如RTS/CTS），并集成高级功能如DMA、FIFO、波特率自动调整、低功耗通信等，这些改进进一步提升了串口的效率和适应性，使其在多个应用场景中占据一席之地。

5、物联网（IoT）和智能设备的增长

物联网应用场景下，MCU需要同时与多种传感器、无线模块、显示模块等设备通信。

多个串口支持让系统能同时连接多路传感器和外设，无需增加额外通信模块，从而简化了硬件设计。

比如物联网系统中的MCU可能连接多个不同标准的通信模块（LoRa、Zigbee、WiFi、蓝牙等），各模块通常有独立的串口，从而实现多网络同时在线。

6、低功耗和异步传输的优点

串口通信的低速和异步特性让其更适合低功耗应用。

在不需要高速传输时，多个串口可以让系统并行接收数据，保持低功耗状态，有利于延长设备电池寿命。

此外，串口不需要连续的时钟同步，因此在休眠和唤醒控制上具有优势。

异步传输也避免了复杂的同步控制机制，便于资源受限的嵌入式设备。

7、多线程和多任务系统的需求

现代 MCU 越来越多地用于多任务和多线程系统，多个串口可以配合多任务操作系统，实现任务之间的独立通信和数据处理，简化任务调度和数据采集。

在复杂应用中，多个串口为单片机多线程架构提供了硬件支持，可以将不同的外设分配到不同任务，降低软件调试难度，减少任务间冲突。