0012 MPUUART MP4232（多路串口扩展板）
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）；
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
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：
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
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：
输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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）：
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）。
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：
输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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）：
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）：
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：
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
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
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：
输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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）：
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）。
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：
输入ls /dev，我们可以看到4个串口ttyACM0、ttyACM1、ttyACM2、ttyACM3：
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）：
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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