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  • 将单片机串口设置为115200后,打开串口助手,也设置为115200,发现依旧乱码。将串口助手波特率设置为38400后,发现正常打印。...讲HSE的外部晶振改为8MHz后,主机与从机在相同波特率下可以正常通信。 ...
    • 将单片机串口设置为115200后,打开串口助手,也设置为115200,发现依旧乱码。将串口助手波特率设置为38400后,发现正常打印。
    • 思索一番之后,发现CubeMX生成代码时,外部晶振默认为25MHz。而板载晶振为8MHz。将HSE的外部晶振改为8MHz后,主机与从机在相同的波特率下可以正常通信。
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  • 原标题:串口通讯你真的会了吗?平时使用串口打印出现乱码的绝大部分原因是串口波特率没对。那么我们怎么测量实际的波特率呢?在这之前,顺便一起回顾一下波特率的概念。什么是波特率、比特率?比特率(Bitrate) 表示...

    原标题:串口通讯你真的会了吗?

    平时使用串口打印出现乱码的绝大部分原因是串口波特率没对。那么我们怎么测量实际的波特率呢?在这之前,顺便一起回顾一下波特率的概念。

    什么是波特率、比特率?

    比特率(Bitrate) 表示每秒钟传输的 二进制 位数,单位为比特每秒(bit/s)。

    波特率(Baudrate) 表示每秒钟传送的 码元 符号的个数,是衡量数据传送速率的指标。

    码元 是通讯信号调制的概念,通讯中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字,这样的信号称为码元。

    常见的通讯传输中,用 0V 表示数字 0, 5V 表示数字 1,那么一个码元可以表示两种状态 0 和 1,所以一个码元等于一个二进制比特位,此时波特率的大小与比特率一致。

    如果在通讯传输中,有 0V、2V、 4V 以及 6V 分别表示二进制数 00、 01、 10、 11,那么每个码元可以表示四种状态,即两个二进制比特位,所以码元数是二进制比特位数的一半,这个时候的波特率为比特率的一半。

    因为很多常见的通讯( 比如串口通讯 )中一个码元都是表示两种状态,所以大家常常直接以波特率来表示比特率 。

    串口通讯协议

    在串口通讯的协议层中,规定了数据包的内容,它由启始位、主体数据、校验位以及停止位组成,通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据,其数据帧组成如下:

    e28d566d741900721e50dfe40d12ff3e.png

    下面我们来实际验证一下其数据帧是不是真的是这样的。编写如下代码:

    b5aa18d7d28b0916b6a50ef0970b422d.png

    代码很简单,就是使用串口不断地往外发数据 0xAA (当然发送其它数据也是可以的) 。我们的串口配置如下:

    cf328ccaa23ec71f782459f3c3f6270f.png

    我们可以使用示波器或者逻辑分析仪抓取实际信号看看数据是不是符合上面的帧格式。这里,我们使用逻辑分析仪抓取USART1的 发送信号线(TX) :

    f41ab516fe59a6c33ef899b860e61ff7.png

    从实际结果中我们可以看到的确是按帧格式来发的。这里可能会有人有疑问,上面那个数据帧的图片中有个空闲状态,这个又是什么呢?空闲、空闲,当然是没有在发数据时候的状态呀,我们把我们的代码改为:

    791e2fb25c2f26ca89b10e05cefe8027.png

    在初始化完成之后只发送一次 0xAA ,逻辑分析仪抓到的数据为:

    433d492edafe0da233008093f6d186c2.png

    可见,空闲状态是个高电平。在上一个的范例中,我们一直在 while 循环中发送数据 0xAA ,所以就没有空闲状态。

    在这个实验中我们需要知道的是两个点是:

    单片机的串口使用的是 TTL电平 ,为正逻辑电平信号。逻辑分析仪抓到的数据0对应着实际电压 0~0.5V ,数据1对应着实际电压 2.4V-5V ,

    经常与 TTL电平标准 做对比的是 RS-232电平标准 ,如:

    ad10f8ff7eedbc9e6a1fab4752014258.png

    常见的电子电路中常使用 TTL 的电平标准,理想状态下,使用 5V 表示二进制逻辑 1,使用 0V 表示逻辑 0;而为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力,RS-232电平标准使用-15V 表示逻辑 1, +15V 表示逻辑 0。

    在旧式的台式计算机中一般会有 RS-232 标准的 COM 口 (也称 DB9 接口 ) :

    25acf09b3cae80055909c79d4bb5055e.png

    而比特率表示的是每秒钟传输的 二进制 位数,那我们知道传一位数据的时间岂不是就可以反推出波特率是多少了吗?从逻辑分析仪中,我们可以知道发送一位数据的时间如下:

    b37b19d6cf06f871bf178804cf0631a2.png

    发送一位数据的时间大约为 8.667us ,所以1秒钟发送多少位数据是可以算出来的:

    af25025c3e80f85326de2dee4f521d76.png

    可见,数据接收正确,也就是波特率对的上了。

    串口波特率对不上怎么解决?

    在实际中。我们可能会遇到这样的情况,代码里配置的波特率与串口助手上设置的波特率一样了,但还是出现异常情况。

    异常情况如我们往串口助手发送字符串,串口助手上本该显示的字符串出现了乱码。或者我们往串口助手发送一个数据,发现数据移位了。

    出这种情况大多是 波特率对应不上 ,我们就得自己检查我们的底层文件了,代码中的某个与波特率计算相关的值(时钟)与实际不匹配了,就会出现这样的现象,比如之前我的一位同事就遇到这样的情况就是这个原因导致的。

    我们用STM32的时候,一般都是使用外部晶振,比如 STM32F103 系列,可输入的外部晶振的范围是 4~16MHz :

    d0ba2cdc42413743a71384122abb1143.png

    经验值往往是8MHz,而且一般的demo工程底层代码里默认的也是设置为8MHz,比如:

    aa630b777f9e8dea26dc611eef270a0b.png

    但是,如果实际晶振贴的不是 8M 的话,就出问题了(比如串口波特率就不正确了)。追根溯源,串口波特率是配进 USART_Init 函数中的,打开这个函数:

    39907fc679251d3cb44578972f7d6ad8.png

    计算串口波特率需要一个 apbclock 变量,而这个值得来源从 RCC_GetClocksFreq 函数来,再打开这个函数:

    81e15a65dd0ed13f062ba259242ea580.png

    所以要注意的是, HSE_VALUE 这个值要与实际做对应。

    遇到这种问题找谁说理去。。经验就是不断采坑不断积累的一个过程,早点遇到坑可能也是一件好事。像类似底层的问题很少遇到,但是一旦遇到那就得比较棘手的问题了,需要很有耐心地去查找。

    能用稳定的芯片是一件很幸福的事情,用不稳定、不成熟的芯片的时候,那个才是真的难啊,遇到问题真是让人怀疑人生啊,软件、硬件、芯片都可能有问题。。。

    以上就是本次的笔记分享,希望各位喜欢!如有错误欢迎指出,谢谢!

    参考资料:野火教程文档。

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  • 串口波特率等概念

    万次阅读 多人点赞 2018-06-09 17:00:53
    由于UART为异步通讯,因此,其按位发送时必须严格遵守设定的波特率,而接收方也必须在相同波特率下才能正确解析发送的字符数据。于是,接收方正确识别、配置波特率就相当关键了。下面笔者根据实际经验介绍三种识别...

    1:比特率:9600bps

    就是每秒中传输9600bit,也就是相当于每一秒中划分成了9600等份。

    如此,那么每1bit的时间就是1/9600秒=104.16666666666666666666666666667us。约0.1ms。既然是9600等份,即每1bit紧接着下一个比特,不存在额外的间隔。也不管是啥起始bit,数据bit,奇偶bit,停止bit。

    2:帧格式,帧间隔。

    在电脑里,也就是超级终端等的端口设置。电脑的默认端口设置,也就是默认帧格式是:8个数据bit,1个停止bit,(起始1bit是必须的)默认无奇偶,无流控。

    则实际就是10bit为1帧。一秒中可以发送9600/10=960个帧,也就是960字符,因为一帧里只有1个字符,1字符就是帧里面的8个数据bit

    3:串口通讯

    串口当然可以连续,没有时间间隔地发送帧,默认情形下电脑在9600bps下可以发送960帧。

    但在实际工作中,在异步通讯下,一般需要一个交互过程,所以,电脑发送一个帧,或者若干帧,还需要等待从设备的应答,并不是一直发送的。有问有答地实现编程者的目标。

    4:波特率时钟

    实际上是比特率时钟,每1bit所要花费的时间周期。而波特率(实际是比特率)发生器生成的分频时钟实际是对每1bit进行采样的时钟,它是波特率时钟的16倍。

    波特率发生器实质是设计一个分频器,用于产生和RS232通信同步的时钟。在系统中用一个计数器来完成这个功能,分频系数N决定了波特率的数值。该计数器一般工作在一个频率较高的系统时钟下,当计数到N/2时将输出置为高电平,再计数到N/2的数值后将输出置为低电平,如此反复即可得到占空比50%的波特率时钟,具体的波特率依赖于所使用的系统时钟频率和N的大小。如系统时钟频率是40MHz,要求波特率是9 600[MS1],则16倍波特率时钟的周期约等于260个系统时钟周期,则计数器取260/2=130时,当计数溢出时输出电平取反就可以得到16倍约定波特率的时钟。

    (liupeng)

    也可以这么理解:40mhz晶振,最小计数脉冲是25ns,16倍波特率的频率就是16*9600,其时钟周期就是1/(16*9600)=6.5us也就是以40mhz晶振作为输入的话,计数器需要计数=6500/25=260 个计数。

    9600波特率也可理解为一种波特时钟频率,即1秒钟计数9600个,如果是16倍波特率时钟,即直接相乘就可以了。就是1秒计数9600*16=153600。

    1/(9600*16)除以(1/40000000)也就是以时钟周期除了最小时钟周期得到的就是计数的个数。简化而言就是40000000/(9600*16)=260,也就是频率直接相除就得到要分频计数器计数的个数。

    [MS1]

    40000000/(9600*16)=260.4

    串口通信必须要设定波特率,本设计采用的波特率为9 600bit/s。产生波特率的时钟频率是越高越好,这样才可产生较高且精确的波特率。设计选用50M主频率要产生9600bit/s波特率,每传送一位数据需要5208.33个时钟周期。取一个最接近的数是5 208,则波特率为9600.61,其误差约为0.006%,误码率很低可以确保通信正常。

    ( liupeng 50000000/5208=9600.61)

    5: 误差允许范围

    6:分频系数

    计数器很容易实现分频。可用lpm-counter实现。

    比如分频系数是2,那么,直接用q0作为输出即可。如果分频系数是4,那么q0,q1作为有效比特。

    总而言之,要n整数分频,即计数n后清零重计数。至于50%占空比则另外考虑。奇数分频似不易实现50%占空比。
    篇二 : 串口波特速率 如何识别你?

    UART串口,作为单片机最常用的通讯接口已经深入每一个嵌入式工程师的脑海。[)UART串口有着简单、实用的特性,嵌入式工程师常常用来将其作为调试系统的重要工具。UART串口的配置参数有很多,但是最常用,且需要修改的参数只有通讯波特速率这一个。可是这仅有的一个参数又常常给我们带来许多困扰。那么,我们对于串口波特速率该如何识别呢?笔者在这里介绍三种识别串口速率的方法,供大家参考。 UART(Universal Asynchronous serial Receiver and Transmitter)异步串行接收/发送接口,是嵌入式系统里最为重要的接口之一,它不仅用于板级芯片之间的通讯,而且应用于实现系统之间的通信和系统调度中。UART作为异步串口通信协议的一种,工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输,其字符数据帧格式如下图所示:
    UART字符数据帧格式
    从上面图中的帧格式可以看出,UART数据帧由1个开始同步位,1个数据字,1个结束停止位,以及可选的校验位组成。由于UART为异步通讯,因此,其按位发送时必须严格遵守设定的波特率,而接收方也必须在相同的波特率下才能正确解析发送的字符数据。于是,接收方正确识别、配置波特率就相当关键了。下面笔者根据实际经验介绍三种识别串口波特率的方法:

    穷举法

    理论上,发送波特率可以设定为任意的值,但是平时我们使用的串口速率只有这么几种数值,如图2所示:
    常用串口波特速率
    既然知道了常用串口速率,于是我们就可以一个一个试,总会有一个是成功。当然前提是我们知道主机发送的内容是什么,否则如何才能知道串口速率正确匹配呢!这里必须注意,在设定波特率与实际波特率成倍数的情况下,是可以读出来数据——当然,数据是错误的。

    示波器法

    示波器被秒为电子工程师的“眼睛”,我们可以就用这双眼睛来“看”出串口发送数据的波特率。这里我们先排除掉高端的带有数字逻辑分析功能的示波器,因为,这样的示波器已经远超笔者的IQ了,不是我们本篇讨论的内容。

    上一部分,我们讲述了波形的帧格式,这里我们就利用波形,发送一个特殊的字符0x55(1010 1010B)。从理论上面分析,这个波形应该会产生一个按位翻转的波形效果。图3是笔者使用示波器采集下来的截图:
    9600bps发送0x55波形图
    看到图3所示的波形图,再加上理论分析,我们知道波形是按位翻转,于是我们使用示波器的指针功能(cursor)来直接查看波特率。如图3左上角的测量结果显示,每位翻转的频率为9.615KHz,与我们设定的频率9600kbps基本相符,可以确定此发送频率为9600bps。

    芯片自识别法

    UART串口常常用来做为固件升级使用的接口,因此,其波特率要根据上位机的实际情况而定。如果环境较差时,就需要使用低波特率的通讯。这时,自动波特率识别的方法就诞生了。下面我们以TI Stellaris里bootloader里的串口波特率自动识别源程序为例进行分析:

    int UARTAutoBaud(unsigned long *pulRatio){
        long lPulse, lValidPulses,LTEmp, lTotal;
        volatile long lDelay;
        // 配置systICk,将其值设定为最大值;
        HWREG(NVIC_ST_RELOAD) = 0xffffffff;
        HWREG(NVIC_ST_CTRL) = NVIC_ST_CTRL_CLK_SRC| NVIC_ST_CTRL_ENABLE;
        // 打开引脚的边沿触发中断
        HWREG(GPIO_PORTA_BASE + GPIO_O_IBE) = UART_RX;
        // 使能UART RXD引脚边沿触发中断
        HWREG(NVIC_EN0) = 1;
        // 采集引脚边沿中断,两个字节的边沿
        while(g_ulTickIndex < MIN_EDGE_COUNT)
        {}
    
        // 计算systick采样下来的值,对溢出进行处理
        for(lPulse = 0; lPulse < (MIN_EDGE_COUNT - 1); lPulse++){
            lTemp = (((long)g_pulDataBuffer[lPulse] - (long)g_pulDataBuffer[lPulse + 1]) & 0x00ffffff);
            g_pulDataBuffer[lPulse] = lTemp;
        }
        // 此循环计算两个连续脉冲之间的宽度
        for(lPulse = 0; lPulse < (MIN_EDGE_COUNT - 1); lPulse++){
            // 精确计算两个连续脉冲之间的宽度
            lTemp = (long)g_pulDataBuffer[lPulse];
            lTemp -= (long)g_pulDataBuffer[lPulse + 1];
            if(lTemp < 0) {
                lTemp *= -1;
            }
            // 验证两个边沿的脉宽是否正确,其算法如下:
            // abs(Pulse[n] - Pulse[n + 1]) < Pulse[n + 1] / PULSE_DETECTION_MULT
            // 或者
            // PULSE_DETECTION_MULT * abs(Pulse[n] - Pulse[n + 1]) < Pulse[n + 1]
            if((lTemp * PULSE_DETECTION_MULT) < (long)g_pulDataBuffer[lPulse + 1]) {
                lTotal += (long)g_pulDataBuffer[lPulse];
                lValidPulses++;
            }
            else{
                lValidPulses = 0;
                lTotal = 0;
            }
    
            // 7个有效脉冲,就可以计算UART串口速率
    
            if(lValidPulses == 7) {
                // 将最后一个脉冲加入计数器,并计算波特率
                lTotal += (long)g_pulDataBuffer[lPulse];
                *pulRatio = lTotal >> 1;
    
                // 返回成功标识
                return(0);
            }
        }
    
        // 检测失败
        return(-1);
    }

    UART串口有着这样或者那样的优点,但新兴的USB接口的USB DFU功能可以更加有效替代串口来完成固件升级;性能优越的CAN总线,其硬件价格不断下降,而且CAN总线的MAC接口更多集成在最新MCU芯片上;CAN2.0B接口正在挤压着UART接口器件的市场;对于我们普通民众,现在新型号电脑已经没有DB9串口座。在残酷的现实下,多年后也许只有我们电子工程师才会记得曾经的简单、实用的UART串口。

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  • 一个FPGA项目中串口模块接收数据时发现经常出现接收异常的情况,上位机...波特率计算采样模块如下: module uart_trigger(sysclk,rst,trigger,enable); input sysclk; //系统时钟 input enable; //使能信号 outpu

    一个FPGA项目中串口模块接收数据时发现经常出现接收异常的情况,上位机通过RS232串口下发相同的字符,FPGA接收却时常出现接收缓存不一致的情况。

    不得不重新审核代码。波特率计算采样模块如下:


    module uart_trigger(sysclk,rst,trigger,enable);
    
    input		sysclk;	//系统时钟
    input		enable;	//使能信号
    output	trigger;	//采样沿
    input		rst;		//复位信号
    
    reg		[8:0]count;
    reg		trigger;
    
    always @(posedge sysclk )begin
    	if(!rst | !enable)begin
    		count <= 0;
    		trigger <= 0;
    	end
    	else if(count == 9'd337)begin
    		trigger <= 1'b1;
    		count <= count + 1'b1;
    	end
    	else if(count == 9'd434)begin
    		count <= 1'b0;
    	end
    	else begin
    		count <= count + 1'b1;
    		trigger <= 1'b0;
    	end
    end
    
    endmodule
    



    串口波特率为115200,系统时钟50Mhz

    于是有如下计算:

    时钟周期 = 20ns

    UART接收单个bit时间 = 1000_000_000 ns / 115200  = 8680 ns

    UART接收单个bit所耗时钟周期 = UART接收单个bit时间 / 时钟周期  = 8680 ns / 20ns = 434 个时钟周期

    即每434个时钟周期采样一次RXD信号是最准确的

    因为数据周期正中间的位置数据质量是最好的,因此在434 / 2即217个时钟周期的时候采样数据应该是最佳的选择

    在上面的代码中,trigger信号在enable信号使能后217个时钟周期时输出一个时钟周期高电平,以后每隔434个时钟周期输出一个时钟周期高电平。

    trigger信号提供接收模块最精准的采样时机。如此看来代码本身并没有BUG。

    那到底是什么导致经常性采样值不准确?

    经过SignalTab实时波形,发现计算机的输出串口时常出现不符合逻辑的情况,在串口发送数据相同的情况下(0x55),多次实时采样图如下:


    可以看到RXD信号并不像理论上那样所想的,“在波特率的正中间采样,效果最好”

    经过观察,发现在采样沿之后约120个时钟周期数据是最为稳定的,因此将代码

    	else if(count == 9'd217)begin
    		trigger <= 1'b1;
    		count <= count + 1'b1;
    	end
    改为

    	else if(count == 9'd337)begin
    		trigger <= 1'b1;
    		count <= count + 1'b1;
    	end

    经测试,串口接收缓存终于保持稳定。


    目前的测试环境是Dtech的USB转RS232数据线,上述解决方法可能并不适用于其他串口。

    改天多搞一些不同厂商的USB转串口线试一试吧,也许这只是个例呢。

    所以说实践是检验真理的唯一标准,而理论只能作为参考依据。“理论上能工作“这样的话在电子的世界里就是废话一句。

    不说了,该睡觉了。这是我第一篇博客,以后尽量把工作学习中遇到的问题写下来,让知识真正成为经验。欢迎各位看官常来看看。

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  • 串口波特率等概念

    万次阅读 多人点赞 2017-03-31 09:41:44
    篇一 : 串口波特率等概念 1:比特率:9600bps 就是每秒中传输9600bit,也就是相当于每一秒中划分成了9600等份。 如此,那么每1bit的时间就是1/9600秒=104.16666666666666666666666666667us。约0.1ms。既然...
  • 关于串口通信波特率的几点思考

    千次阅读 2017-11-05 20:04:00
    首先想说,12MHZ真的是有问题。我使用的是STC89C52RC...在没有使用串口通信的时候,不管是11.0592M还是12M,都对程序的影响不是很大,所以一直没有太注意这方面的问题。直到今天,需要用到UART串口通信,搞了快两天...
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  • 篇一 : 串口波特率等概念 1:比特率:9600bps 就是每秒中传输9600bit,也就是相当于每一秒中划分成了9600等份。 如此,那么每1bit的时间就是1/9600秒=104.16666666666666666666666666667us。约0.1ms。既然是9600等份...
  • 串口通讯介绍

    千次阅读 2017-07-17 15:44:02
    串口通讯的物理连接和传输协议,是学习单片机串口编程的基础。 本文参照《深入浅出玩转51单片机》和《零死角玩转STM》书籍,对通讯以及串口一些基本概念做了详解。1. 串口通讯的基本概念1.1 基本方式基本方式分并行...
  • 串口通讯那些事儿

    2020-02-25 09:33:26
    串口通讯那些事儿 转自:电子工程世界 平时使用串口打印出现乱码的绝大部分原因是串口波特率没对。那么我们怎么测量实际的波特率呢?在这之前,顺便一起回顾一下波特率的概念。 什么是波特率、比特率? ...
  • 前段时间在使用linux mint 19.01系统上使用ch340的usb转串口工具,发现波特率在961200的情况下数据总是不正确,而在115200波特率下又是正常的,于是在谷歌上搜索了一下,发现我使用的系统采用的linux内核版本4.15.0...
  • 【转】波特率计算串口速度

    千次阅读 2019-06-12 15:46:00
    波特率115200 = 115200 (位/秒)。 如果没有校验位,就应该除以 10,得到的是每秒字节数:波特率115200 = 115200 (位/秒) = 11520 (字节/秒)。 再除以 1024,就是每秒 KB 数:波特率115200 = 115200 (位/秒) =...
  • 51单片机串口通信及波特率设置

    万次阅读 2014-01-22 16:30:09
    接收控制器继续以波特率的16倍的速率继续对RXD引脚进行检测,对每一位时间的第7、8、9个计数状态的采样值用多数表决法,当2次或2次以上的采样值相同时,采样值被接受。  (1) 工作方式2和3 当SM0=1且SM...
  • 我用winccflexible2008来组态,我看见西门子官方视频中说,为了保持通信参数一致,需要先在用micro-win编写PLC程序时,将系统块中的通信端口波特率设置为187.5kbps,然后用这种波特率将程序下载到PLC中,可是我设置...
  • 52单片机串口通讯

    2021-03-05 21:49:13
    串口通讯 基本概念 数据帧:就是在线路上传递的一组数据,这组数据可大可小。以电子,无线为介质传输。(对应OSI网络7层模型中的数据链路层) 比特率:在1秒钟所传递的bit数量。(bit/s) 波特率:一秒内的...
  • C51串口通讯

    2021-03-20 01:25:27
    C51串口通讯 计算机通信 串行通讯与并行通讯 并行通信:数据多位同时传送 串行通信:数据字节一位一位在一条传输线上逐个传送 串行通讯 1,异步通讯 2,同步通讯 传输速率与传输距离 串口结构 工作方式寄存器SCON ...
  • 使用单片机串口常看到波特率这个名词,并根据它来调整串口的时钟。 波特率其实并非直接反映了串口传输速率(时钟频率),实际上,比特率更能直接反应信号的传输速率(时钟频率)。 比特率:  每秒钟通过信道传输...
  • 波特率

    千次阅读 2008-09-21 15:53:00
     为了在彼此之间通讯,调制解调器必须使用相同波特率进行操作。如果将调制解调器的波特率设置为高于其他的调制解调器的波特率,则较快的调制解调器通常要改变其波特率以匹配速度较慢的调制解调器。 波特率...

空空如也

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串口通讯波特率相同