示波器和万用表：串口通信故障排查的利器

示波器和万用表：串口通信故障排查的利器

引用

CSDN

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来源

1.

https://blog.csdn.net/helaisun/article/details/139306792

2.

https://blog.csdn.net/weixin_44407238/article/details/137649318

3.

https://wenku.csdn.net/column/4y3hidized

4.

https://blog.csdn.net/dldw8816/article/details/46818291

5.

https://finance.sina.com.cn/tech/roll/2024-07-18/doc-incepxft9383960.shtml

6.

https://blog.csdn.net/weixin_58061628/article/details/136225239

7.

https://www.agitek.com.cn/news/4734.html

8.

https://www.stmcu.com.cn/Designresource/load_design_resource/cat_code/localization_resource/pro_cat/STM32?filter_pro_cat=Practical&filter_pro_token=bd9453af992aa90b70eaa514d4811e7a&filter_design_cat=LAT&filter_design_token=de799b897b7902e0cdf4e3ec654ac570

9.

https://my.oschina.net/emacs_8759021/blog/17195636

10.

https://www.mbalib.com/ask/question-4b7d0c11eb38557371dfafa4afdeb2a3.html

11.

https://x.jlc.com/platform/detail/256fe186b5634665978027d2859a38dc?type=1

在嵌入式开发中，串口通信故障是最常见的问题之一。当遇到串口通信异常时，示波器和万用表是工程师最得力的助手。本文将通过一个实际案例，展示这两种工具在串口通信故障排查中的具体应用。

某工程师在开发一款基于STM32的嵌入式设备时，遇到了严重的串口通信问题。设备在发送数据时，接收端偶尔会收到乱码，甚至完全无法识别数据。经过初步检查，发现硬件连接正常，串口参数设置也无误，但问题依旧存在。

基本原理与功能

示波器是一种能够显示电信号随时间变化的仪器，通过观察信号的波形，可以获取丰富的信息。在串口通信故障排查中，示波器主要用于检测波特率、信号波形和数据格式是否正常。

具体应用

1. 波特率检测

   使用示波器测量波特率的步骤如下：

   1. 使用示波器的输入通道连接待测设备的串口数据线，并设置示波器的触发模式为边沿触发。
   2. 观察示波器屏幕上显示的串口数据波形，并测量两个相邻起始位之间的时间间隔T。
   3. 根据公式波特率=1/T计算出实际的波特率值。

   例如，当测量到两个起始位之间的时间间隔为104微秒时，对应的波特率为9600bps。

2. 信号波形分析

   串口通信的信号波形应该是一个清晰的方波，如果波形出现失真、变形或噪声过大，都可能导致通信异常。通过示波器可以观察到这些细节，从而判断问题所在。

3. 数据格式检查

   串口通信的数据帧通常包含起始位、数据位、校验位和停止位。通过示波器可以观察到这些部分是否符合预期，例如数据位的宽度是否正确，停止位是否完整等。

实际案例

回到前面提到的故障案例，工程师使用示波器观察到发送端的信号波形存在明显的失真，尤其是在数据位的转换处。这表明信号在传输过程中受到了干扰。通过进一步检查，发现是由于电源不稳定导致的，最终通过优化电源设计解决了问题。

基本功能与使用方法

万用表是一种多功能的测量工具，可以测量电压、电流、电阻等参数。在串口通信故障排查中，主要用于检测串口线的电压是否正常。

具体应用

1. 电压检测

   串口通信通常使用RS-232或TTL电平标准。RS-232的逻辑电平范围是-15V到+15V，而TTL电平的范围是0V到5V。使用万用表可以检测这些电压是否在正常范围内。

2. 硬件故障排查

   通过测量串口芯片的关键引脚电压，可以判断芯片是否正常工作。例如，对于MAX232芯片：

   • 2脚和6脚的电压应该分别在+8V到+9V和-8V到-9V之间
   • 在没有信号发送时，TX端的电压应该是RS-232的高电平（-8V到-9V）
   • 当有信号发送时，TX端的电压应该在+9V到-9V之间变化

实际案例

在另一个案例中，工程师发现设备无法通过串口发送数据。使用万用表检测后发现，MAX232芯片的2脚电压异常，仅为3V左右，远低于正常值。这表明芯片可能已经损坏，更换芯片后问题得以解决。

示波器和万用表是串口通信故障排查中不可或缺的工具。示波器能够提供详细的信号波形信息，帮助工程师分析波特率、信号质量和数据格式等问题；而万用表则在电压检测和硬件故障排查中发挥着重要作用。在实际工作中，这两种工具往往需要配合使用，才能更全面地定位和解决问题。

然而，这些工具也有其局限性。例如，示波器在测量高速信号时可能会受到带宽限制的影响，而万用表在检测动态信号时可能无法提供足够的精度。因此，在使用这些工具时，工程师需要根据具体情况选择合适的测量方法，并结合自己的经验做出准确的判断。

通过本文的介绍，相信读者已经掌握了如何使用示波器和万用表来排查串口通信故障。在实际工作中，这些知识将帮助你更高效地定位问题，提高开发效率。