0012 MPUUART/MP4232 EN
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芯片实现四路串口。本扩展板分2个版本：一个是MP4232扩展板，即4路RS232的扩展，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；另一个版本是MPUUART扩展板，实现双232双485的扩展，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。
RS232波特率可以到230Kbps以上（两个相邻的RS232对接实测可到1.2Mbps）。 TTL/CMOS UART波特率可以到6Mbps；
扩展板上还预留了3路USB2.0口，可用于扩展4G LTE模块，我司配套的4G模块在树莓派系统和Ubuntu OS下均免驱免拨号、系统自动识别、即插即用，无需额外装驱动。
二、硬件资源
1. 一路PCIe接口，0.5mm 16P FPC和树莓派5通讯，采用PCIe转四路高速USB2.0设计；
2. 三路HS USB2.0，1.25mm-4P接口，可扩展CM4 4G Mini模组；
3. MPUUART扩展板，通过USB2.0高速接口转出四路串口，实现两路RS232+两路RS485（带电源隔离）设计，其中RS232可以改造为TTL/CMOS电平的UART并通过3.81-3Pin插针引出；
4. MP4232扩展板，通过USB2.0高速接口转出四路串口，实现四路RS232设计，3.81-3p端子；
5. 四个LED，分别是PWR LED（通过树莓派5的PCIe接口取电工作），USB转串口芯片的ACT LED，两个收发LED；
6. 尺寸：56x85mm，四个M2.5固定孔，和树莓派5—致；
7. 扩展板预留4G模块的固定孔，并可堆叠1-3路4G模组；
8. 可选铝合金外壳；
9. 可定制接口电平（如定制为4路TTL/CMOS串口，或者4路RS485串口）；
10. MPUUART线路板沉金工艺，无铅生产，板材通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0；
三、系统烧写
我们采用树莓派OS和Ubuntu系统进行测试，因为扩展板是利用树莓派5的PCIe接口，故系统只能从TF卡启动。
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
烧写系统镜像到TF卡请参阅下列链接：
烧写完毕后，将TF卡从读卡器中取下，插入树莓派开发版的TF卡卡槽，上电后即可进入系统。
四、树莓派系统的使用
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
MP4232扩展板的4个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
MPUUART扩展板的4个串口，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）：
4.4 测试4G模块
我司配套的CM4 4Gmini模块，在树莓派系统下均为免驱免拨号，自动识别，即插即用。4G型号分CM4 4G mini（CAT4 4G），高通4G，高通4G-GPS。
CAT4 4G版本在系统里识别成eth设备，高通4G在系统里识别成usb0设备。
4.4.1 模块连接
系统上电启动运行树莓派官方os后，在树莓派终端中执行命令lsusb，如下图所示：
在树莓派终端中执行ifconfig -a，我们可以看到4G模块（eth1或usb0）已经正确获得了IP地址：
如果此时看不到4G模块（eth1），请检查连线是否正确，以及使用lsusb命令查看模块是否被系统识别。
Statu LED灯状态如下：
CAT4 4G：
闪烁状态为1.8秒亮0.2秒灭（也可以通过亮的时间比灭的时间长来判断）表示4G模组已经联网。
闪烁状态是1.8秒灭0.2秒亮，说明SIM卡或者网络有问题，请检查SIM卡和天线。
高通4G：
闪烁状态为慢闪，中间有短暂快闪，表示4G模组已经联网；否则说明SIM卡或者网络有问题，请检查SIM卡和天线。
4G模组正确获得ip地址后，我们可以ping外网地址，如：
ping www.mcuzone.com
也可以通过4G模块连接外网，访问测速网站测速，结果如下：
注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。
4.4.2 使用AT命令
以CAT4 4G为例，在树莓派终端中执行命令lsusb，如下图所示：
本模块的id为05c6 90b6，记录下这个值。
使用下列命令打开ttyUSB串口，其中echo后面的值就是之前记录的ID值：
sudo modprobe option
sudo sh -c 'echo 05c6 90b6 > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
执行以上两条命令后系统应该会多出ttyUSB0-3三个设备，输入ls /dev/ttyUSB*可以查看：
安装minicom工具：
sudo apt-get install minicom
通过minicom打开AT命令串口：
sudo minicom -D /dev/ttyUSB1
（注意：使用哪个串口，应以在进入此串口后，可输入运行AT命令，显示不乱码，不乱跳结果为准）
如果需要查看回显，请键入命令：ate1，然后回车，继续键入其它命令，回车可以看到结果。
常用AT命令：
1. 检查SIM卡是否识别到：
at+cpin?
返回ready表示卡已识别，返回error要检查硬件
2. 检查天线信号质量：
at+csq
返回值在26-31表示信号OK，信号满格31；返回值在20-25表示信号勉勉强强；返回值在20以下表示信号比较糟糕或者天线没接
3. 检查注网情况：
at+cops?
正常应该返回运营商代码和7，7代表4G。
注意，以上命令只有at+csq不要加问号，另外两条命令需要加问号。
4. 查看4G模块的IMEI码：
at+cgsn
5. 重启4G模块（有时候如果重插SIM卡，热插拔不一定管用，可以用这个reset命令来复位模块）：
at+reset
6. 关闭射频：
at+cfun=0
开启射频：
at+cfun=1
上述两条命令成对使用，可以在不重启4G模组的情况下让模组重新注网。
4.4.3 修改4G模组的IP地址
如果出厂默认的4G IP地址和用户使用的IP地址有冲突，或有修改IP地址的需求，可按照下列步骤进行修改：
CAT4 4G模块：
执行AT命令：
AT+ROUTEIP=<newip>
注意，只支持192.168.x.1这样格式的地址，如果设置了AT+ROUTEIP=192.168.3.1，最终获得的IP为192.168.3.100，修改完后需断电重启系统。
查询当前IP：AT+ROUTEIP?，返回两个值，前一个为旧IP，后一个为新IP。
测试命令：AT+ROUTEIP=?
高通 4G模块：
将4G模块的IP改为直接获取公网IP即可，请执行AT命令：
设置IP为公网：AT+GTIPPASS=1
设置IP为内网：AT+GTIPPASS=0
查询当前IP为公网还是内网：AT+GTIPPASS?
修改IP完毕后需要断电重启才能生效。
4.4.4 GPS测试（适用于高通4G-GPS版本）
如果你选择的是高通4G-GPS版本，则此4G附带GPS功能，需要接GPS无源天线，且确保GPS天线甩出户外。
输入命令lsusb，如下图所示：
记下4G模块的ID值：1508 1001
使用下列命令打开ttyUSB串口，其中echo后面的值就是上面记录的ID值：
sudo modprobe option
sudo sh -c 'echo 1508 1001 > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
执行以上两条命令后系统应该会多出ttyUSB0-3三个设备，输入ls /dev/ttyUSB*可以查看：
运行minicom，打开ttyUSB1串口：
sudo minicom -D /dev/ttyUSB1
并运行：
AT+GTGPSPOWER=1 //打开GPS
运行成功后打开ttyUSB3：
sudo minicom -D /dev/ttyUSB3
就可以看到该串口有GPS信息输出，稍等片刻即可定位：
五、Ubuntu系统的使用
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
MP4232扩展板的4个232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
MPUUART扩展板的4个串口，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）：
联系我们
QQ：8204136
电话：13957118045
如本页面有任何疏漏、错误或者侵权，请通过上述途径联系我们，谢谢！
Copyright 2004-2025 野芯科技