如何通过UART给芯片下载程序？

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好的，通过UART给芯片下载程序通常依赖于芯片内置的Bootloader功能。许多微控制器（包括ARM Cortex-M系列）在出厂时就在ROM中固化了一个特殊的引导程序（Bootloader）。这个Bootloader通常支持通过UART（有时也包括USB、I2C、SPI等）接收新的应用程序固件并烧录到Flash存储器中。

既然你的板子只引出了UART口，那这很可能就是设计者预留的固件更新和烧录通道。

以下是详细的步骤和方法：

1. 
   

   确定芯片型号和厂商：

   
   
   
   
   • 这是最关键的一步！不同厂商（ST、NXP、Microchip、TI、GD、华大等等）的芯片，其内置Bootloader的启动方式、通信协议和使用的PC端软件都各不相同。
   
   
   • 查看芯片丝印（上面的文字），通常能直接看到型号（如STM32F103C8T6, GD32F303CCT6, LPC1768, MKL27Z64等）。
   
   
   
   


2. 
   

   查找芯片的Bootloader文档：

   
   
   
   
   • 去芯片制造商的官方网站，搜索你的芯片型号（例如 “STM32F103 bootloader manual” 或 “LPC1768 UART ISP guide”）。
   
   
   • 查找名为 “Bootloader”, “System Memory”, “ANxxxx” （应用笔记）, “Programming Manual” 或 “ISP” 的文档。
   
   
   • 重点关注：
     
     
     
     • 如何进入Bootloader模式： 这是核心！最常见的方式是在芯片复位（上电）时，将某个特定的引脚拉高或拉低（例如 BOOT0=1, BOOT1=0 对于很多STM32）。有时也需要特定的复位序列（如发送特定字符）。
     
     
     • 支持的UART接口： 是哪个UART端口？（UART1, UART0？）波特率是多少？（通常是固定值或自适应，常见的如115200）。
     
     
     • 通信协议： Bootloader使用的命令集是什么？（虽然PC端软件通常会封装好，但了解有助于排查问题）。
     
     
     • 支持的烧录文件格式： 通常是.hex或.bin文件。
     
     
   
   
   
   


3. 
   

   准备硬件连接：

   
   
   
   
   • 串口转换器： 你需要一个USB转TTL UART的转换器（如FT232RL, CH340, CP2102等模块）。
   
   
   • 接线：
     
     
     
     • 将转换器的 TX 连接到芯片UART的 RX 引脚。
     
     
     • 将转换器的 RX 连接到芯片UART的 TX 引脚。
     
     
     • 将转换器的 GND 连接到板子的 GND。
     
     
     • 确保信号电平匹配！ 大多数ARM芯片是3.3V，确保你的串口转换器输出也是3.3V电平（或者板子有电平转换电路）。连接5V TX到3.3V RX可能损坏芯片！
     
     
     • 控制Boot引脚： 根据文档要求，找到控制进入Bootloader模式的引脚（通常是BOOT0或类似命名的脚）。在复位（上电）前，你需要用跳线帽、杜邦线或开关将该引脚设置为所需电平（高或低）。
     
     
   
   
   • 复位控制： 你需要能控制板子的复位。通常板子上有复位按钮。如果没有，你需要控制芯片的nRST引脚（在复位前设置好Boot引脚后，手动拉低再拉高nRST）。
   
   
   
   


4. 
   

   下载并安装厂商提供的PC端烧录软件：

   
   
   
   
   • 每个厂商几乎都有自己官方的、支持UART Bootloader烧录的软件。不要尝试用通用串口工具发送文件，这通常无效，因为需要遵循特定的协议。
   
   
   • 常见厂商软件示例：
     
     
     
     • STMicroelectronics (STM32): STM32CubeProgrammer (首选), 旧版有 STM32 Flash Loader Demonstrator (不再推荐，但部分老芯片可能还用)。
     
     
     • NXP (LPC, Kinetis, i.MX RT): MCUXpresso Secure Provisioning Tool / MCUBootUtility, 老产品用 lpc21isp (命令行工具)。
     
     
     • Microchip/Atmel (SAM, ATSAM): SAM-BA (SAM Boot Assistant)。
     
     
     • Texas Instruments (MSP432, TM4C): UniFlash, LM Flash Programmer。
     
     
     • GigaDevice (GD32): GD32 MCU ISP Programming Tool (通常由第三方提供，官方可能集成在IDE中)。
     
     
     • 华大半导体 (HC32)： ISP编程工具 (通常在IDE包内或单独提供)。
     
     
     • 其他国产芯片：查阅其官方文档或SDK，通常会提供专用工具（命令行或GUI）。
     
     
   
   
   
   


5. 
   

   操作步骤：

   
   
   
   
   1. 连接串口线： 将USB转TTL转换器正确连接到板子的目标UART引脚和GND。先不要连接转换器的TX/RX到板子TX/RX（防止干扰复位过程），或者确保转换器断电。
   
   
   2. 设置Boot引脚： 根据文档，将Boot引脚（如BOOT0）连接到高电平（VDD）或低电平（GND）。确保连接可靠。
   
   
   3. 连接转换器TX/RX： 将转换器的TX接板子UART RX， RX接板子UART TX。
   
   
   4. 启动PC软件： 打开你安装好的厂商烧录软件。
   
   
   5. 选择接口： 在软件中选择 UART / Serial Port 作为连接方式。
   
   
   6. 选择串口号和波特率： 在软件中选择你的USB转串口设备在电脑上出现的COM端口号（如COM3, COM4）。波特率按文档选择默认值（如115200），有时软件能自动协商。
   
   
   7. 复位芯片进入Bootloader：
      
      
      
      • 保持Boot引脚在设定状态。
      
      
      • 按住板子上的复位按钮不放。
      
      
      • 点击软件中的“Connect”或类似按钮。
      
      
      • 放开复位按钮。这个时序很关键，软件需要在复位释放后立即发送进入Bootloader的命令。如果软件不支持自动发送，可能需要先释放复位，再立即点连接。
      
      
      • 如果成功，软件通常会显示“Connected”、“Device detected”或列出检测到的芯片型号等信息。
      
      
   
   
   8. 擦除和编程：
      
      
      
      • 在软件中找到加载固件文件（.hex, .bin）的地方，选择你编译好的程序文件。
      
      
      • 根据需要选择操作：通常先Erase（擦除）目标扇区（或全片擦除），然后Program（编程/烧写）文件到Flash。也可能有Verify（校验）选项。
      
      
      • 点击执行按钮（如“Start Programming”）。
      
      
   
   
   9. 切换回运行模式：
      
      
      
      • 编程成功后，将Boot引脚设置回正常启动位置（通常是BOOT0=0）。
      
      
      • 再次复位芯片（按复位按钮）。这时芯片就会从Flash中的用户程序启动运行了。
      
      
   
   
   
   

常见问题及排查：

• 无法连接/检测不到设备：
  
  
  
  • Boot引脚设置错误或接触不良： 仔细检查文档要求，确保电平正确且稳定连接。
  
  
  • 复位时序不对： 严格按照软件要求操作复位步骤（按住复位->点连接->释放复位，或相反）。多试几次。
  
  
  • 串口线接错： 检查TX->RX, RX->TX, GND->GND。确保转换器本身工作正常（可用串口调试助手自发自收测试）。
  
  
  • COM端口号选错： 在设备管理器中确认转换器使用的COM端口号。
  
  
  • 波特率不匹配： 尝试软件支持的其他波特率（如果有选项）。
  
  
  • 电平不匹配： 确认转换器输出电平是3.3V。
  
  
  • Bootloader被禁用： 极少数情况下，芯片选项字节可能禁用了Bootloader（通过SWD烧录时误操作可能导致），这时只能通过SWD恢复。
  
  


• 烧录失败/校验失败：
  
  
  
  • 文件格式错误： 确保使用软件要求的格式（.hex或.bin）。
  
  
  • 目标地址错误： 确认烧写地址是否正确（通常是0x08000000）。
  
  
  • Flash区域被保护： 检查是否之前通过SWD设置了读/写保护，需要先解除保护（这通常需要通过SWD完成）。
  
  
  • 连线干扰： 确保接线可靠，远离干扰源。降低波特率试试（如果支持）。
  
  
  • 电源不稳： 确保板子供电稳定充足。
  
  

总结关键点：

1. 查芯片型号 -> 找官方Bootloader文档。


2. 搞清进入Bootloader模式的方法（Boot引脚电平 + 复位）。


3. 用厂商提供的专用PC烧录软件（STM32CubeProgrammer, MCUBootUtility, SAM-BA等）。


4. 接线正确：TX->RX, RX->TX, GND->GND，注意电平（3.3V）。

只要你找到了对应芯片的确切文档，并严格按照其要求操作进入Bootloader模式和连接UART，使用厂商提供的工具，成功率是非常高的。祝顺利！