一般渡、介紹

??PC機與樹莓派的常用通信方式SSH（Secure Shell）遠(yuǎn)程登錄懒豹、VNC Viewer虛擬網(wǎng)絡(luò)控制臺都需要網(wǎng)絡(luò)連接，但還有一種不需要網(wǎng)絡(luò)的通信方式：Serial port串口通信驯用。

??就好比配置路由器一樣脸秽，除了網(wǎng)頁配置、SSH遠(yuǎn)程登錄外蝴乔，還可以Console口本地配置记餐，特別是初始配置時。樹莓派也會遇到?jīng)]有顯示器又沒有網(wǎng)絡(luò)薇正、不能遠(yuǎn)程登錄的情況片酝，這時就可以使用串口通信囚衔。

??我們的筆記本通常沒有串口，這時就需要一個USB轉(zhuǎn)TTL的模塊了雕沿，它的作用就是把電平轉(zhuǎn)換到雙方都能識別進行通信练湿，USB口插筆記本，模塊的相應(yīng)針腳連接樹莓派的UART串口TX审轮、RX肥哎。

二、組件

★Raspberry Pi 3主板*1

★樹莓派電源*1

★USB TO TTL模塊*1

★面包板*1（可選）

★40P軟排線*1

★跳線若干

三疾渣、實驗原理

USB TO TTL模塊

USB TO TTL模塊

CH340G模塊原理圖

（一）串口通信介紹

串口

串口篡诽，即串行接口，與之相對應(yīng)的另一種接口叫并口榴捡，并行接口杈女。兩者的區(qū)別是，傳輸一個字節(jié)（8個位）的數(shù)據(jù)時吊圾，串口是將8個位排好隊碧信，逐個地在1條連接線上傳輸，而并口則將8個位一字排開街夭，分別在8條連接線上同時傳輸砰碴。

在相同的數(shù)據(jù)傳輸速率下，并口的確比串口更快板丽，但由于并口的各個連接線之間容易互相干擾呈枉，高速情況下難以同步各連接線的數(shù)據(jù)，而且硬件成本也相對串口更高（線多）埃碱，因而串口取代并口成為了現(xiàn)在的主流接口猖辫，較具代表性的要數(shù)Universal Serial Bus，通用串行總線砚殿，也就是USB啃憎。其它在嵌入式領(lǐng)域常見的串行接口還包括：I2C，SPI似炎，RJ-45辛萍，UART，USART等羡藐。

COM口

電腦上的異步串行通信接口贩毕，有時也稱之為串口（其實這個叫法并不嚴(yán)謹(jǐn)）。電腦COM口使用DB9連接器仆嗦，遵循RS-232標(biāo)準(zhǔn)辉阶，RS-232規(guī)定了通信口的電氣特性（比如多少伏為邏輯“1”）和接口機械特性（形狀，針腳定義）等內(nèi)容。COM口多見于舊式電腦谆甜，用于連接鼠標(biāo)垃僚，調(diào)制調(diào)解器等設(shè)備，現(xiàn)在已被USB取代规辱。

PC機箱接口

USB接口

通用串行總線（Universal Serial Bus冈在，縮寫：USB）是一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范按摘，規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊包券，具有熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾等多家公司聯(lián)合在1996年推出后炫贤，已成功替代串口和并口溅固，已成為當(dāng)今電腦與大量智能設(shè)備的必配接口。

USB只有4根線兰珍，兩根電源兩根信號侍郭，故信號是串行傳輸?shù)模瑄sb接口也稱為串行口掠河，usb2.0的速度可以達到480Mbps亮元。接口的輸出電壓和電流是： +5V， 500mA 唠摹。實際上有誤差爆捞，最大不能超過+/-0.2V ，也就是4.8--5.2V 勾拉。

usb接口的4根線一般是下面這樣分配的煮甥，需要注意的是千萬不要把正負(fù)極弄反了，否則會燒掉usb設(shè)備或者電腦的南橋芯片：黑線：gnd 藕赞；紅線：vcc 成肘；綠線：data+ ；白線：data-斧蜕。

USB接口定義圖

UART與USART

UART双霍，全稱Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器批销。

USART洒闸，全稱Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步異步收發(fā)傳輸器风钻。

兩者都是一個數(shù)據(jù)收發(fā)器顷蟀，屬于硬件電路范疇。既然是“器”骡技，顯然，它就是個設(shè)備而已，要完成一個特定的功能的硬件布朦，它本身并不是協(xié)議囤萤。

它的最基本功能，是串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換是趴。我們知道涛舍，計算機中的數(shù)據(jù)以Byte為基本單位，對一個Byte的存取是并行的唆途，即富雅，同時取得/寫入8個bit。而串行通信肛搬，需要把這個Byte“打碎”没佑，按照時間順序來收發(fā)以實現(xiàn)串行。例如：

數(shù)據(jù)并行轉(zhuǎn)串行

這就是UART做的最基本工作温赔，進一步的蛤奢，它還要控制“發(fā)車的班次”，比如確認(rèn)一個Byte的這8個bit是什么時候開始的陶贼，又是什么時候結(jié)束的啤贩，兩個班次之間至少要隔多長時間的緩沖，等等拜秧。這一部分痹屹，也具有協(xié)議的特征，但是相對于道路上的協(xié)議枉氮，更具有一般性痢掠，或曰，是與車在什么道路上開嘲恍，相對獨立的足画。

UART使用異步通信，而USART既可異步通信佃牛，也可同步通信淹辞。當(dāng)USART使用異步通信時，就變成了UART俘侠。單片機的串口指的就是UART或USART象缀。

同步通信和異步通信的區(qū)別是：時鐘線的有無。同步通信有時鐘線爷速，收發(fā)雙方通過統(tǒng)一的時鐘來確定何時進行數(shù)據(jù)的傳輸央星，如I2C和SPI。異步通信沒有時鐘線惫东，只能在數(shù)據(jù)的頭和尾加入標(biāo)志位來區(qū)分不同的數(shù)據(jù)幀莉给，接收數(shù)據(jù)之前也要預(yù)先知道波特率的大小毙石，傳輸效率比同步通信要低。

UART與USART

串口颓遏、RS-232與TTL

前面講過徐矩，RS-232是一個串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了邏輯“1”為-3 ~ -15V叁幢，邏輯“0”為+3 ~ +15V滤灯，符合該標(biāo)準(zhǔn)的串口也叫RS-232串口，比如電腦的COM口曼玩。那么鳞骤，還有不符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的串口？答案是肯定的黍判，那就是單片機（如stm32）的UART/USART豫尽，這個也叫串口，但它不遵循RS-232標(biāo)準(zhǔn)样悟，使用的是TTL電平（Transistor-Transistor Logic）拂募，該電平的邏輯“1”為+5V，邏輯“0”為0V窟她，稱為TTL串口陈症。

需要注意的是，串口震糖、UART/USART通常指的是硬件接口录肯，而RS-232指的是屬于物理層范疇的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，簡而言之吊说，RS-232就是個標(biāo)準(zhǔn)论咏。

串口通訊，其實，UART就相當(dāng)于車站，而RS232/RS485則對應(yīng)于公路的規(guī)則裤唠「菝可以說洒嗤，線路上存在的僅僅是電流，RS232/RS485規(guī)定了這些電流在什么樣的線路上流動和流動的樣式；在UART那里，電流才被解釋和組裝成數(shù)據(jù)贯吓，并變成CPU可直接讀寫的形式。

單片機與電腦的連接

既然單片機有串口（UART/USART）蜀变，電腦也有串口（COM口）悄谐，那么兩者就可以通過串口進行通信。

如果電腦有實體COM口库北，由于COM口使用的RS-232電平跟單片機的UART/USART使用的TTL電平不一樣爬舰，這時就需要使用MAX232之類的電平轉(zhuǎn)換芯片们陆，將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232電平，連接示意如下：

電腦COM口 <---> MAX232 <---> 單片機UART/USART

如果電腦沒有COM口洼专，就要通過CH340之類的USB轉(zhuǎn)TTL串口芯片棒掠，來實現(xiàn)用USB模擬COM口孵构，這樣電腦的USB口就變成了一個TTL串口屁商，可以跟單片機的UART/USART通信，連接示意如下：

電腦USB口 <---> CH340 <---> 單片機UART/USART

本次實驗中的USB TO TTL模塊就是使用的CH340G芯片颈墅。

（二）模塊介紹

CH340G芯片蜡镶，比國產(chǎn)PL2303穩(wěn)定，該系列芯片是STC官方推薦的USB轉(zhuǎn)TTL芯片恤筛，不會出現(xiàn)由于不同的驅(qū)動或不同的電腦等導(dǎo)致不兼容現(xiàn)象官还。

可選擇3V3或5V供電，3V3和5V由短路冒選擇：6PIN排針上的短路冒――電壓選擇毒坛，（正面看上去望伦，從上往下數(shù)）1、2短路為5V TTL輸出煎殷，2屯伞、3短路為3V3 TTL輸出；

USB TO TTL模塊

3.3V和5V的選擇視實際應(yīng)用環(huán)境使用豪直，系統(tǒng)為3.3V時選擇3.3V劣摇，系統(tǒng)為5V時選擇5V，本實驗中樹莓派只能使用3.3V弓乙，否則可能燒毀樹莓派末融。若驅(qū)動和接線都對，模塊不能正常通訊則可對調(diào)RXD和TXD兩條線試試暇韧。

四勾习、實驗步驟

??第1步： 連接電路。

下圖中的USB要插到筆記本電腦上哈懈玻，為方便拍照就沒插上巧婶。連線很簡單，電路圖就沒畫了酪刀。

USB TO TTL模塊實物接線圖

??第2步： 設(shè)置樹莓派粹舵，在Raspberry Pi Configuration中將Serial Port和Serial Console都要Enable，然后必須重啟樹莓派生效骂倘。

??第3步： 將USB插上筆記本后眼滤，筆記本上要安裝串口驅(qū)動程序（CH340G驅(qū)動），安裝好后在設(shè)備管理器中可以看到串口历涝，名稱為“COM3”诅需。

安裝串口驅(qū)動

??第4步： 在筆記本上啟動SecureCRT軟件漾唉，或者putty軟件連接樹莓派。我這里使用SecureCRT堰塌，設(shè)置好串口連接參數(shù)赵刑，點擊連接。

??第5步： 登錄樹莓派賬號场刑，如同SSH遠(yuǎn)程登錄后一樣般此，可以管理樹莓派了。