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。
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);
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
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:
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):
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):
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。
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):
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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