0012 MPUUART MP4232（多路串口扩展板）：修订间差异

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== '''一、简介''' ==
== '''一、简介''' ==
树莓派5具备一个16Pin的PCIe接口，我们可以利用该接口进行多种外设的扩展。我们可以通过PCIe接口搭配PCIe转USB芯片扩展成四路USB接口，然后通过CH344Q芯片实现双232双485的扩展（MPUUART扩展板）。该扩展板在树莓派系统或者Ubuntu系统下无需驱动，上电后即可自动识别成ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3。其中ttyACM0和3是RS232，ttyACM1和2是RS485。也可以通过CH344Q芯片实现四路232的扩展（MP4232扩展板）。该扩展板在树莓派系统或者Ubuntu系统下无需驱动，上电后即可自动识别成ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3。
树莓派5具备一个16Pin的PCIe接口，我们可以利用该接口进行多种外设的扩展。
 
我们可以通过PCIe接口搭配PCIe转USB芯片扩展成四路USB接口，然后通过CH344Q芯片实现四路232的扩展（MP4232扩展板），该扩展板在树莓派系统或者Ubuntu系统下无需驱动，上电后即可自动识别成ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3四个RS232串口。
 
我们也可以通过CH344Q芯片实现双232双485的扩展（MPUUART扩展板），该扩展板在树莓派系统或者Ubuntu系统下无需驱动，上电后即可自动识别成ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3，其中ttyACM0和3是RS232串口，ttyACM1和2是RS485串口。


== '''二、硬件资源''' ==
== '''二、硬件资源''' ==
1. 采用PCIe转四路USB2.0设计，其中一路USB2.0用于串口扩展，另三路USB2.0以1.25mm 4Pin接口引出，可扩展CM4 4G Mini模组；
2. 通过USB2.0高速接口转出四路串口，实现四路RS232（MP4232）设计，或者两路RS232+两路RS485（带电源隔离）设计（MPUUART），其中RS232可以改造为TTL/CMOS电平的UART并通过3.81-3Pin插针引出；
3. RS232波特率可以到230Kbps以上（两个相邻的RS232对接实测可到1.2Mbps）；
4. TTL/CMOS UART波特率可以到6Mbps；
5. 共四个指示灯，其中一个是电源指示灯（通过树莓派5的PCIe接口取电工作），一个是USB转串口芯片的ACT指示灯，另两个分别是收发指示灯；
6. 板子尺寸56x85mm，和树莓派5—致，四个固定孔；
7. MPUUART预留4G模块的固定孔，并可堆叠1-3路4G模组；
8. 树莓派系统和Ubuntu系统免驱设计；
9. 可选配套外壳；
10. 可定制接口电平（如定制为4路TTL/CMOS串口，或者4路RS485串口）；
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== '''三、系统烧写及设置''' ==
== '''三、系统烧写及设置''' ==
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=== 3.2 系统烧写在SD（TF）卡上 ===
=== 3.2 系统烧写在SD（TF）卡上 ===
[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#3.2 从TF卡启动|点击直达烧写方法说明]]。
[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#3.2 从TF卡启动|点击直达烧写方法说明]]。


== '''四、树莓派系统下使用演示''' ==
== '''四、树莓派系统下使用演示''' ==
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串口软件CuteCom的安装命令为：
串口软件CuteCom的安装命令为：


sudo apt install cutecom
<code>sudo apt install cutecom</code>


安装完毕后，点击桌面左上角的树莓派图标，在“System Tools”有CuteCom的快捷方式：
安装完毕后，点击桌面左上角的树莓派图标，在“System Tools”有CuteCom的快捷方式：
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MP4232扩展板的4个扩展串口的串口名称从上到下依次如下：
MP4232扩展板的4个扩展串口的串口名称从上到下依次如下：


ttyACM0、ttyACM3、ttyACM1、ttyACM2
ttyACM3、ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2


我们用串口连接线连接任意两个串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.23M（以传输数据不发生乱码为准）：
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两个RS232串口之间的连接对应关系为：
 
R - T
 
G - G
 
T - R
 
在树莓派终端中输入<code>lsusb</code>，我们可以看到VL805和CH344Q：
 
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输入<code>ls /dev</code>，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
 
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我们用串口连接线连接任意两个串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.21M（以传输数据不发生乱码为准）：


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=== 4.3 测试MPUUART扩展板 ===
=== 4.3 测试MPUUART扩展板 ===
MPUUART扩展板的4个扩展串口，靠上的两个为RS232串口（ttyACM0、ttyACM3），靠下的两个为RS485串口（ttyACM1、ttyACM2）。
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两个RS485串口之间的连接对应关系为：
G - G
A - A
B - B
在树莓派终端中输入<code>lsusb</code>，我们可以看到VL805和CH344Q：
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输入<code>ls /dev</code>，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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我们用串口连接线连接两个RS232串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.22M（以传输数据不发生乱码为准）：
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我们用串口连接线连接两个RS485串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到2.02M（以传输数据不发生乱码为准）：
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== '''五、Ubuntu系统下使用演示''' ==
== '''五、Ubuntu系统下使用演示''' ==
=== 5.1 安装串口软件CuteCom ===
串口软件CuteCom的安装命令为：
<code>sudo apt install cutecom</code>
安装完毕后，点击桌面左下角的“Show Apps”图标，有CuteCom的快捷方式：
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但是如果在此直接打开CuteCom，有可能会出现Input框无法输入字符的问题，这是由于权限不足造成的，所以需要打开Ubuntu终端，输入：
<code>sudo cutecom</code>
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来打开CuteCom，如果需要打开第二个CuteCom，则需要再开一个Ubuntu终端，输入打开CuteCom的命令。
=== 5.2 测试MP4232扩展板 ===
MP4232扩展板的4个扩展串口的串口名称从上到下依次如下：
ttyACM3、ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2
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两个RS232串口之间的连接对应关系为：
R - T
G - G
T - R
在Ubuntu终端中输入<code>lsusb</code>，我们可以看到VL805和CH344Q：
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输入<code>ls /dev</code>，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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我们用串口连接线连接任意两个串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，Ubuntu系统下波特率最高可达到1.15M（以传输数据不发生乱码为准）：
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=== 5.3 测试MPUUART扩展板 ===
MPUUART扩展板的4个扩展串口，靠上的两个为RS232串口（ttyACM0、ttyACM3），靠下的两个为RS485串口（ttyACM1、ttyACM2）。
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两个RS485串口之间的连接对应关系为：
G - G
A - A
B - B
在Ubuntu终端中输入<code>lsusb</code>，我们可以看到VL805和CH344Q：
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输入<code>ls /dev</code>，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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我们用串口连接线连接两个RS232串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.26M（以传输数据不发生乱码为准）：
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我们用串口连接线连接两个RS485串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.98M（以传输数据不发生乱码为准）：
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2024年10月21日 (一) 14:37的最新版本

关键词

树莓派5、PCIe、Switch、VL805、TTL、RS232、RS485、串口

一、简介

树莓派5具备一个16Pin的PCIe接口，我们可以利用该接口进行多种外设的扩展。

我们可以通过PCIe接口搭配PCIe转USB芯片扩展成四路USB接口，然后通过CH344Q芯片实现四路232的扩展（MP4232扩展板），该扩展板在树莓派系统或者Ubuntu系统下无需驱动，上电后即可自动识别成ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3四个RS232串口。

我们也可以通过CH344Q芯片实现双232双485的扩展（MPUUART扩展板），该扩展板在树莓派系统或者Ubuntu系统下无需驱动，上电后即可自动识别成ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3，其中ttyACM0和3是RS232串口，ttyACM1和2是RS485串口。

二、硬件资源

1. 采用PCIe转四路USB2.0设计，其中一路USB2.0用于串口扩展，另三路USB2.0以1.25mm 4Pin接口引出，可扩展CM4 4G Mini模组；

2. 通过USB2.0高速接口转出四路串口，实现四路RS232（MP4232）设计，或者两路RS232+两路RS485（带电源隔离）设计（MPUUART），其中RS232可以改造为TTL/CMOS电平的UART并通过3.81-3Pin插针引出；

3. RS232波特率可以到230Kbps以上（两个相邻的RS232对接实测可到1.2Mbps）；

4. TTL/CMOS UART波特率可以到6Mbps；

5. 共四个指示灯，其中一个是电源指示灯（通过树莓派5的PCIe接口取电工作），一个是USB转串口芯片的ACT指示灯，另两个分别是收发指示灯；

6. 板子尺寸56x85mm，和树莓派5—致，四个固定孔；

7. MPUUART预留4G模块的固定孔，并可堆叠1-3路4G模组；

8. 树莓派系统和Ubuntu系统免驱设计；

9. 可选配套外壳；

10. 可定制接口电平（如定制为4路TTL/CMOS串口，或者4路RS485串口）；

0012_MPUUART_MP4232_28.jpg

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0012_MPUUART_MP4232_35.jpg

三、系统烧写及设置

3.1 概述

本文档采用树莓派OS和Ubuntu系统进行测试。

树莓派OS的版本为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

Ubuntu系统的版本为ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu OS下载地址：

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

3.2 系统烧写在SD（TF）卡上

点击直达烧写方法说明。

四、树莓派系统下使用演示

4.1 安装串口软件CuteCom

串口软件CuteCom的安装命令为：

sudo apt install cutecom

安装完毕后，点击桌面左上角的树莓派图标，在“System Tools”有CuteCom的快捷方式：

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4.2 测试MP4232扩展板

MP4232扩展板的4个扩展串口的串口名称从上到下依次如下：

ttyACM3、ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2

0012_MPUUART_MP4232_36.jpg

两个RS232串口之间的连接对应关系为：

R - T

G - G

T - R

在树莓派终端中输入lsusb，我们可以看到VL805和CH344Q：

0012_MPUUART_MP4232_03.jpg

输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：

0012_MPUUART_MP4232_31.jpg

我们用串口连接线连接任意两个串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.21M（以传输数据不发生乱码为准）：

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4.3 测试MPUUART扩展板

MPUUART扩展板的4个扩展串口，靠上的两个为RS232串口（ttyACM0、ttyACM3），靠下的两个为RS485串口（ttyACM1、ttyACM2）。

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两个RS485串口之间的连接对应关系为：

G - G

A - A

B - B

在树莓派终端中输入lsusb，我们可以看到VL805和CH344Q：

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输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：

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我们用串口连接线连接两个RS232串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.22M（以传输数据不发生乱码为准）：

0012_MPUUART_MP4232_12.jpg

我们用串口连接线连接两个RS485串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到2.02M（以传输数据不发生乱码为准）：

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五、Ubuntu系统下使用演示

5.1 安装串口软件CuteCom

串口软件CuteCom的安装命令为：

sudo apt install cutecom

安装完毕后，点击桌面左下角的“Show Apps”图标，有CuteCom的快捷方式：

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但是如果在此直接打开CuteCom，有可能会出现Input框无法输入字符的问题，这是由于权限不足造成的，所以需要打开Ubuntu终端，输入：

sudo cutecom

0012_MPUUART_MP4232_06.jpg

来打开CuteCom，如果需要打开第二个CuteCom，则需要再开一个Ubuntu终端，输入打开CuteCom的命令。

5.2 测试MP4232扩展板

MP4232扩展板的4个扩展串口的串口名称从上到下依次如下：

ttyACM3、ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2

0012_MPUUART_MP4232_36.jpg

两个RS232串口之间的连接对应关系为：

R - T

G - G

T - R

在Ubuntu终端中输入lsusb，我们可以看到VL805和CH344Q：

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输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：

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我们用串口连接线连接任意两个串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，Ubuntu系统下波特率最高可达到1.15M（以传输数据不发生乱码为准）：

0012_MPUUART_MP4232_09.jpg

5.3 测试MPUUART扩展板

MPUUART扩展板的4个扩展串口，靠上的两个为RS232串口（ttyACM0、ttyACM3），靠下的两个为RS485串口（ttyACM1、ttyACM2）。

0012_MPUUART_MP4232_37.jpg

两个RS485串口之间的连接对应关系为：

G - G

A - A

B - B

在Ubuntu终端中输入lsusb，我们可以看到VL805和CH344Q：

0012_MPUUART_MP4232_14.jpg

输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：

0012_MPUUART_MP4232_34.jpg

我们用串口连接线连接两个RS232串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.26M（以传输数据不发生乱码为准）：

0012_MPUUART_MP4232_16.jpg

我们用串口连接线连接两个RS485串口，使用CuteCom进行数据收发测试，经测试，树莓派系统下波特率最高可达到1.98M（以传输数据不发生乱码为准）：

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