STM32F103C8T6通过CH340G实现串口程序烧录指南

1. 项目概述

最近在调试一块STM32F103C8T6最小系统板时，发现板载的USB转串口芯片坏了。作为一名电子工程师，这种情况太常见了——要么是芯片烧了，要么是虚焊了。好在手头正好有CH340G的USB转TTL模块，价格不到5块钱，却能解决大问题。

CH340系列芯片是国内厂商沁恒推出的USB转串口芯片，稳定性不错，价格低廉，在创客圈和电子爱好者中广泛使用。而STM32F103C8T6则是ST公司经典的Cortex-M3内核单片机，64KB Flash，20KB RAM，性价比极高。本文将详细介绍如何用这个廉价但可靠的组合完成程序烧录。

2. 硬件准备与连接

2.1 所需材料清单

• CH340G USB转TTL模块（其他版本如CH340C/T等也适用）
• STM32F103C8T6最小系统板（或自制开发板）
• 杜邦线若干（建议使用不同颜色区分信号）
• 微型USB数据线（用于给CH340供电）
• 可选：100nF电容（用于NRST引脚滤波）

2.2 引脚连接详解

CH340模块与STM32的连接需要特别注意电平匹配和信号流向：

重要提示：CH340模块上通常有一个跳线帽选择3.3V或5V输出电平。STM32是3.3V器件，务必确保跳线选择3.3V模式，否则可能损坏芯片！

2.3 Bootloader模式设置

STM32需要通过Boot引脚进入系统存储器启动模式才能通过串口烧录：

1. 将BOOT0跳线接高电平（接3.3V）
2. BOOT1保持低电平（接地）
3. 按下复位键（或重新上电）

成功进入Bootloader后，STM32的USART1将等待接收编程指令。此时PC端会识别到CH340的串口设备，但不会看到STM32本身的USB设备（如果板载的话）。

3. 软件环境配置

3.1 驱动程序安装

CH340在Windows 10/11下通常能自动识别，但较老系统可能需要手动安装：

1. 从沁恒官网下载最新驱动（版本号建议≥3.5）
2. 插入CH340模块后，在设备管理器中查看端口号（如COM3）
3. 测试串口通信：使用Putty等工具发送AT指令，检查回显

3.2 烧录工具选择

推荐使用开源的STM32Flash工具，支持命令行操作：

bash复制# 安装命令（Linux）
sudo apt install stm32flash

# Windows用户可直接下载预编译二进制

或者使用ST官方工具STM32CubeProgrammer（功能更全面）：

1. 下载安装STM32CubeProgrammer
2. 选择"UART"连接方式
3. 配置正确的COM端口和波特率（默认115200）

3.3 编译生成二进制文件

以Keil MDK为例，生成烧录文件：

1. 在Options for Target → Output中勾选"Create HEX File"
2. 编译项目后得到.hex文件
3. 也可生成.bin文件（需在User选项卡添加转换命令）

4. 实际烧录操作

4.1 使用stm32flash命令行工具

bash复制# 基本烧录命令
stm32flash -w firmware.hex -v -g 0x0 /dev/ttyUSB0

# 参数说明：
# -w 指定hex文件路径
# -v 校验写入内容
# -g 从指定地址开始执行（0x0表示从Flash启动）
# 最后指定串口设备（Windows用COMx）

常见问题处理：

• 如果报错"can't init device"，检查BOOT引脚设置和串口权限
• 波特率不匹配可添加-b选项，如-b 115200

4.2 使用STM32CubeProgrammer图形界面

1. 打开软件选择UART模式
2. 配置连接参数：
   • Port: COMx (查看设备管理器)
   • Baud rate: 115200
   • Parity: Even
   • Stop bits: 1
3. 点击"Connect"按钮
4. 成功连接后，选择"Erase & Program"选项卡
5. 加载hex/bin文件，勾选"Verify programming"
6. 点击"Start Programming"

4.3 烧录后操作

1. 将BOOT0重新接回低电平
2. 复位STM32，程序将从Flash正常启动
3. 如需调试，可连接SWD接口（但需要额外调试器）

5. 常见问题排查

5.1 无法识别串口

• 检查CH340驱动是否安装成功（设备管理器有无黄色感叹号）
• 尝试更换USB端口或数据线
• Linux下检查用户是否在dialout组：sudo usermod -a -G dialout $USER

5.2 连接Bootloader失败

• 确认BOOT0=1，BOOT1=0的接线正确
• 检查TX/RX是否交叉连接（CH340的TXD接STM32的RXD）
• 尝试降低波特率：stm32flash -b 57600 /dev/ttyUSB0
• 测量NRST引脚电压，确保复位电路正常

5.3 程序烧录后不运行

• 检查启动模式是否切换回BOOT0=0
• 验证编译时的Flash地址设置（通常应为0x08000000）
• 使用ST-Link Utility读取Flash内容，确认烧录成功

6. 进阶技巧与优化

6.1 自动复位电路设计

为避免手动操作BOOT引脚，可以设计自动复位电路：

1. 在CH340的DTR引脚和STM32的NRST之间串联100Ω电阻
2. 在NRST和地之间接100nF电容
3. 配置烧录工具使用DTR控制复位（stm32flash支持-R选项）

6.2 波特率优化

虽然默认115200波特率可用，但可以尝试更高波特率加速烧录：

1. 修改stm32flash命令：-b 460800
2. 在STM32CubeProgrammer中手动输入更高波特率
3. 注意：过高波特率可能导致通信不稳定

6.3 多平台支持

MacOS用户可以使用brew安装工具：

bash复制brew install stm32flash

Linux下可能需要设置udev规则避免权限问题：

bash复制echo 'SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1a86", MODE="0666"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-ch340.rules

7. 替代方案对比

虽然CH340方案成本低，但存在一些局限性：

对于频繁开发的场景，建议还是配备ST-Link调试器。但作为应急方案或批量生产时的低成本烧录方式，CH340+串口的组合非常实用。