5103 CM5IO UART
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关键词
树莓派、CM5核心板、RPiOS、双RS485、双RS232、40p-GPIO
一、简介
CM5IO_UART是一款基于树莓派40Pin GPIO标准接口进行串口扩展的模块。默认采用两路非隔离RS232串口，两路带隔离的RS485串口，采用3.81mm 3Pin拧接端子。RS232串口速度可达800Kbps以上；RS485串口速度可达1Mbps以上。预留CM4尺寸4G固定孔，可选配4G模组。
二、硬件资源
1，树莓派自身的40PIN GPIO含4路UART，此模块通过40Pin GPIO进行扩展；
2，两路RS232；
3，两路带隔离RS485，可选终端匹配电阻120R；
3，通讯接口为3.81mm-3Pin；
4，RS232串口速度可达800Kbps以上；
5，RS485串口速度可达1Mbps以上；
6，预留CM4尺寸4G固定孔，可选配4G模组；
7，尺寸：56*65mm，板材通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0。
RS485隔离模组特点：
本模组采用自动流控型高速RS485隔离模块，是一款采用IC集成化技术，实现了电源隔离、信号隔离、RS-485通信和总线保护于一体的RS-485协议收发模组。模组自带定压隔离电源，可实现2500VDC电气隔离耐压保护；可作为从机接入RS485总线，也可作为主机，接收处理各从机信息。
- 最多可以连接64/128个节点；
- 高达1Mbps传输速率；
- 电磁辐射EMI极低；
- 工作温度范围：-40℃ - +85℃；
- 集成电源隔离、信号隔离和总线ESD保护功能。
三、树莓派OS测试
模块搭配CM5IO MINI扩展板；树莓派OS版本为2024-11-19-raspios-bookworm-arm64.img.xz，下载地址：
https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit
3.1 准备工作
不管你系统从Nvme SSD启动或TF卡启动，使用方法都一样。
安装串口软件CuteCom，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：
如果在使用过程中有权限不足的问题，请打开树莓派OS终端，输入：
sudo cutecom
来启动CuteCom。
系统运行后打开终端，运行下列命令：
sudo nano /boot/firmware/config.txt
在文件末尾加入下列语句：
dtoverlay=uart0
dtoverlay=uart2
dtoverlay=uart3
dtoverlay=uart4
重启后即可使用两个RS485接口和两个RS232接口。
四个接口的示意图如下：
3.2 测试双RS485
▶ 测试ttyAMA0与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与扩展板上的RS485接口（ttyAMA0，对应UART0）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到2.01Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA2与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与扩展板上的RS485接口（ttyAMA2，对应UART2）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到2.01Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶测试ttyAMA0与ttyAMA2之间的数据收发：
两个RS485接口（ttyAMA0与ttyAMA2）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到1.39Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
3.3 测试双RS232
▶ 测试ttyAMA3与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转232的转换器，与扩展板上的RS232接口（ttyAMA3，对应UART3）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到890kbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA4与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转232的转换器，与扩展板上的RS232接口（ttyAMA4，对应UART4）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到890kbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA3与ttyAMA4之间的数据收发：
两个RS232接口（ttyAMA3与ttyAMA4）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到990kbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
3.4 不同底板对应的串口号对比
CM4和树莓派4B使用本扩展板，对应的串口号有所不同，对比如下：
| 端口序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 串口型号 | RS485 | RS485 | RS232 | RS232 |
| CM5、树莓派5/5B | ttyAMA2 | ttyAMA0 | ttyAMA3 | ttyAMA4 |
| CM4、树莓派4B | ttyAMA3 | 无法使用 | ttyAMA4 | ttyAMA5 |
四、Ubuntu测试
模块搭配树莓派5；Ubuntu OS的版本为ubuntu-25.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz
Ubuntu OS下载地址：
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
首先要对系统进行串口设置，然后需要安装CuteCom，这些操作步骤和树莓派OS一样，详见3.1章节。
4.1 测试双RS485
▶ 测试ttyAMA0与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与扩展板上的RS485接口（ttyAMA0，对应UART0）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到2.01Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA2与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与扩展板上的RS485接口（ttyAMA2，对应UART2）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到1.98Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶测试ttyAMA0与ttyAMA2之间的数据收发：
扩展板上的两个RS485接口（ttyAMA0与ttyAMA2）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到1.45Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
4.2 测试双RS232
▶ 测试ttyAMA3与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转232的转换器，与扩展板上的RS232接口（ttyAMA3，对应UART3）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到890kbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA4与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转232的转换器，与扩展板上的RS232接口（ttyAMA4，对应UART4）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到890kbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
▶ 测试ttyAMA3与ttyAMA4之间的数据收发：
扩展板上的两个RS232接口（ttyAMA3与ttyAMA4）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
经过实测，波特率最高可达到1.15Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
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