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USB-TTL

USB-TTL适配器或USB-UART适配器，让你的电脑通过USB与微控制器通过UART通信。

你需要它用于：

  • 刷新某些板；
  • 读取日志；
  • 调试UART通信；
  • 配置模块；
  • 当常规USB不工作时恢复板；
  • 连接到没有内置USB-UART的设备。

常见的适配器使用CH340、CP2102、FT232等芯片。

USB-TTL或USB-UART

消费者描述通常说USB-TTL。

从技术上讲，它通常意味着具有TTL逻辑电平的USB-UART适配器。

主要的事情是理解：

  • USB侧连接到电脑；
  • UART侧连接到微控制器；
  • 适配器不是所有板的程序员；
  • 如果你需要通过SWD刷新STM32，适配器不会替代ST-Link。

主要引脚

通常有：

  • GND；
  • TX；
  • RX；
  • VCC或3V3/5V；
  • 有时DTR；
  • 有时CTS、RTS。

最小通信：

  • GND；
  • TX；
  • RX。

只有在你确定适配器应该为板供电时，才连接电源。

TX和RX是交叉连接

UART连接如下：

adapter TX -> board RX
adapter RX -> board TX
adapter GND -> board GND

TX是发送。

RX是接收。

一个设备的发送器必须连接到另一个的接收器。

如果你连接TX到TX，通信通常无法进行。

UART连接中的交叉连接TX/RX

Source: SparkFun Electronics, CC BY-SA 4.0

公共接地

适配器GND和板GND必须连接。

没有公共接地，UART可能无法工作或不稳定。

即使板由单独的电源供电，接地仍然需要作为公共信号电平。

3.3V和5V逻辑电平

这是最重要的要点之一。

适配器可以工作的逻辑：

  • 3.3V；
  • 5V；
  • 可切换3.3V/5V。

许多现代板和模块使用3.3V逻辑：ESP32、RP2040、许多STM32。

如果你将5V UART信号应用于3.3V输入，你可能会损坏引脚或整个板。

连接前，验证：

  • 板使用什么逻辑电平；
  • 适配器使用什么逻辑电平；
  • 3.3V/5V跳线做什么；
  • 跳线是否只改变VCC电源或也改变TX/RX电平。

某些适配器提供5V电源但3.3V逻辑信号。其他的同时改变电源和电平。检查特定适配器文档。

来自适配器的电源

你不总是需要连接VCC。

通常，只连接是更安全的：

  • GND；
  • TX；
  • RX。

从其正常来源为板供电。

你可以连接适配器的VCC，如果：

  • 板额定为该电压；
  • 板电流在适配器能力范围内；
  • 同时没有其他电源；
  • 板文档允许通过此引脚供电。

一个危险的错误是同时从USB-UART适配器和单独的电源供电，导致源冲突。

DTR和自动重置

某些板使用DTR进行刷新期间的自动重置。

例如，Arduino Pro Mini和类似的板可以通过电容器使用DTR进行自动重置。

如果刷新不会自动启动，可能是因为：

  • DTR未连接；
  • 需要手动重置；
  • 选择了错误的适配器；
  • 选择了错误的引导加载程序；
  • IDE中的速度或板选择不正确。

对于简单的日志阅读，DTR通常不需要。

如何检查适配器是否对系统可见

在macOS和Linux上，适配器通常在/dev中显示为设备。

示例：

ls /dev/tty.*
ls /dev/cu.*
ls /dev/ttyUSB*
ls /dev/ttyACM*

在Windows上，它显示为COM端口。

如果端口未显示：

  • 检查USB电缆；
  • 尝试不同的USB端口；
  • 检查驱动程序；
  • 验证它不只是一根充电电缆；
  • 查看适配器上的芯片：CH340、CP2102、FT232。

便宜的适配器有时需要单独的驱动程序，尤其是在Windows上。

环路测试

检查适配器的简单方法：

  1. 连接适配器的TX和RX。
  2. 打开序列终端。
  3. 选择端口和速度。
  4. 输入文本。

如果你输入的字符返回，适配器和端口可能工作。

测试后，移除TX和RX之间的跳线。

常见错误

  • TX连接到TX，RX到RX；
  • 忘记公共GND；
  • 为3.3V板选择了5V电平；
  • 连接了VCC，尽管板已由单独供电；
  • USB电缆是充电专用；
  • CH340/CP210x/FTDI驱动未安装；
  • 选择了错误的COM端口；
  • UART速度不匹配；
  • 期望USB-UART通过SWD刷新STM32；
  • 混淆了刷新期间的启动模式或重置。

要点

  • USB-UART适配器是电脑和板之间UART通信所需的。
  • 最小通信：GND、TX、RX。
  • 适配器TX进入板RX，适配器RX进入板TX。
  • 连接前检查3.3V/5V逻辑电平。
  • VCC仅在你绝对需要适配器的电源时才连接。
  • 如果适配器不可见，检查电缆、驱动程序和USB端口。

参考资料