随笔档案「2026年9月2日」：ADS1115 外设底层详解：寄存器配置、工作模式与 I2C 通信时序 ... - FreakStudio

2026年9月2日

摘要：

ADS1115 是德州仪器（TI）推出的一款高精度、低功耗、16 位模数转换器（ADC）。它集成了多个功能，适合各种模拟信号采集和处理应用，如传感器接口、电压监测、便携设备等。ADS1115 通常通过 I²C 接口与微控制器连接，电路中包括电源引脚（VDD、GND），SCL 和 SDA 用于 I²C 通信，ADDR 引脚用于设置设备地址，A0\~A3 为模拟输入引脚。阅读全文

posted @ 2026-09-02 19:26 FreakStudio 阅读(14) 评论(0) 推荐(0)

树莓派 Pico ADC 底层全解析：硬件架构、工作模式、寄存器与应用避坑

摘要：

RP2040 内置了一个逐次逼近型（SAR）ADC，该 ADC 使用独立的 48MHz 时钟，最大采样速率可达 500ksps（每秒 500,000 次采样），适合于中等速率的信号采集，其分辨率为 12 位，意味着它可以将模拟信号转换为 4096（2^12）个不同的数字值（该 ADC 的有效位数 ENOB 为 8.7，表示实际能达到的精度）。阅读全文

posted @ 2026-09-02 19:05 FreakStudio 阅读(13) 评论(0) 推荐(0)

嵌入式 ADC 入门指南：从零搞懂模拟信号、数字信号与外设工作原理

摘要：

信号根据其连续性和离散性可以分为数字信号和模拟信号：阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:51 FreakStudio 阅读(22) 评论(0) 推荐(0)

手把手教你写可复用的 Picolightsleep代码，附串口调试与功耗优化

摘要：

这里，我们使用 `machine.lightsleep()` 进入浅度睡眠模式，在进入睡眠模式时可以指定睡眠时间,从而达到更好的功耗优化；我们使用树莓派 Pico 的 `GP22` 引脚连接按键，设置 `GP22` 为下边沿触发，按键按下即可唤醒 CPU；使用串口外设来输出调试信息。阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:43 FreakStudio 阅读(8) 评论(0) 推荐(0)

手把手教你写可复用的 Pico 空闲模式代码，附功耗优化技巧

摘要：

* 在以下示例中，我们在循环中调用 `machine.idle()` 函数,使 CPU 进入空闲模式,降低功耗，通过配合外部中断,可以在有外部事件发生时,快速唤醒 CPU 进行处理。阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:37 FreakStudio 阅读(7) 评论(0) 推荐(0)

从 API 到实践：树莓派 Pico 低功耗软件控制用法与注意事项全解析

摘要：

在 MicroPython 的 `machine` 模块中，提供了多种低功耗模式和唤醒机制的方法，如下表所示：阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:30 FreakStudio 阅读(33) 评论(0) 推荐(0)

低功耗模式底层解析：从通用原理到 Pico RP2040 寄存器配置

摘要：

在单片机的应用中，低功耗模式是为了减少系统的功耗，延长电池寿命或降低能耗而设计的一系列工作状态。这些模式通过降低时钟频率、关闭不必要的外设和处理器核心、甚至进入深度睡眠状态等方式来实现低功耗操作。阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:21 FreakStudio 阅读(16) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython 实现 DS1232 外置看门狗的全流程解析

摘要：

`DS1232` 是一个 **外部看门狗芯片**，用于 MCU 的硬件复位保护。驱动目标是： * 通过 MCU 的 GPIO 输出 WDI（Watchdog Input）脉冲。 * 定期翻转 WDI，避免 DS1232 超时复位 MCU。 * 提供 **自动喂狗（Timer 定时器）** 和 **手动喂狗（kick）** 两种方式。 * 支持 **停止喂狗（stop）**，以触发复位测试或安全复位场景。 * 提供 **简单易用、稳定可靠、ISR-safe** 的接口。阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:10 FreakStudio 阅读(10) 评论(0) 推荐(0)

从理论到实战：手把手解析 Pico 多线程看门狗的核心逻辑与实现步骤

摘要：

多线程软件看门狗的核心思想是通过一个独立的看门狗线程来监控其他工作线程的状态，每个工作线程定期“喂狗”以表明自己仍在正常运行：看门狗线程负责监控全局计数变量，固定时间递增变量，工作线程完成一定操作后将全局计数变量清零，即“喂狗”操作；如果看门狗线程发现全局计数变量超过预定义的上限值（比如 2），则认为主程序线程已经卡死，采取重启设备措施。阅读全文

posted @ 2026-09-02 18:04 FreakStudio 阅读(10) 评论(0) 推荐(0)

嵌入式进阶：手把手教你用 MicroPython 实现带恢复机制的软件看门狗

摘要：

在上一节的示例中，我们使用树莓派 Pico 内置看门狗实现监控系统运行状况并重启设备，但可以在文档中发现，内置看门狗也具有一些问题：阅读全文

posted @ 2026-09-02 17:59 FreakStudio 阅读(9) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython 树莓派 Pico WDT 实战指南：从 API 到内置看门狗实验

摘要：

machine.WDT 类的构造方法如下：阅读全文

posted @ 2026-09-02 17:51 FreakStudio 阅读(13) 评论(0) 推荐(0)

DS1232 内部结构与工作原理：看门狗 + 电源监控单元详解

摘要：

DS1232` 是 Maxim 推出的一款微处理器监控芯片（Microprocessor Monitor）。阅读全文

posted @ 2026-09-02 16:46 FreakStudio 阅读(12) 评论(0) 推荐(0)

RP2040 内置看门狗的工作机制：树莓派 Pico WDT 时钟、计数器与寄存器详解

摘要：

当 `rst_n_run` 信号被触发（例如通过切换 RUN 引脚或重新上电数字核心电源 DVDD）时，这些寄存器会被重置为初始状态。阅读全文

posted @ 2026-09-02 16:38 FreakStudio 阅读(20) 评论(0) 推荐(0)

一文讲透 WDT 看门狗：原理、类型与应用，新手入门指南

摘要：

在单片机系统中，由于其运行环境通常复杂且容易受到外界电磁场等因素的干扰，可能会出现以下问题：阅读全文

posted @ 2026-09-02 16:31 FreakStudio 阅读(12) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython 嵌入式项目实战：Pico DS1302 RTC 数字闹钟实现指南

摘要：

以下代码可以在我们提供的资料包中 `elegance-devkit v1\Demo\51 RTC_DS1302` 文件夹找到。阅读全文

posted @ 2026-09-02 16:25 FreakStudio 阅读(13) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython 开发：树莓派 Pico RTC 控制方法与 NTP 时间同步实现

摘要：

machine.RTC 类的构造方法如下：阅读全文

posted @ 2026-09-02 16:16 FreakStudio 阅读(10) 评论(0) 推荐(0)

嵌入式 RTC 实战指南：DS1302 芯片特性、寄存器、时序与 PCB 布线详解

摘要：

以上为 DS1302 芯片内部单元框图，DS1302 的核心工作部分是其多个计数器，在分频器单元输入的时钟信号下能够跟踪秒、分钟、小时、日期、月份和年，同时 DS1302 内置 RAM 可用于存储一些非易失性数据，便于在系统重启后保持状态。阅读全文

posted @ 2026-09-02 16:03 FreakStudio 阅读(13) 评论(0) 推荐(0)

RP2040 RTC 寄存器深度解析：SETUP、IRQ、INTF 寄存器的功能与配置

摘要：

树莓派 Pico 的 RTC 外设中时间以二进制的形式存储，以七个字段分开：阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:53 FreakStudio 阅读(12) 评论(0) 推荐(0)

深度解析 RTC 实时时钟：结构、精度、误差与应用场景全指南

摘要：

RTC（Real-Time Clock）实时时钟是一种能够跟踪当前时间的硬件模块或芯片，通常用于需要时间保持精确性的设备，如嵌入式系统、计算机、智能设备等。RTC 模块即使在设备断电的情况下也能继续保持时间，通过使用电池或超级电容来保持计时功能。阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:43 FreakStudio 阅读(21) 评论(0) 推荐(0)

一篇搞懂！Pico+MicroPython MQTT 客户端订阅的实现与消息处理机制

摘要：

在以下代码中，我们通过 `W5500` 模块连接到网络，并使用 MicroPython 实现了一个 `MQTT` 客户端功能。程序通过初始化网络、连接到 `MQTT` 服务器、设置定时器维持连接、订阅主题并接收消息。当接收到 PC 客户端向主题发送的消息时（实际上是 PC 客户端向主题发送的消息被 `MQTT broker` 分发到树莓派客户端），触发回调函数处理消息，并将消息重新发布到另一个主题。整个流程持续进行，直到接收到了 10 条消息后，客户端断开连接并停止定时器。阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:37 FreakStudio 阅读(7) 评论(0) 推荐(0)

嵌入式 MQTT 项目实战：Pico+MicroPython 向 EMQX 发布 JSON 消息全解析

摘要：

在以下代码中，我们通过 MicroPython 在 `Wiznet W5500` 模块上实现了一个 `MQTT` 客户端，能够与 `EMQX Cloud` 提供的 `MQTT Broker` 通信。在连接网络和初始化 `W5500` 模块后，程序连接到 `MQTT` 服务器，并使用定时器发送心跳包以保持连接状态。随后，客户端循环发布预先定义的 `JSON` 消息到指定主题，最后在完成所有发布操作后断开 `MQTT` 连接并释放资源。阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:28 FreakStudio 阅读(9) 评论(0) 推荐(0)

一篇搞懂：EMQX 公共 Broker 的优势与 MQTTX 工具的使用方法

摘要：

1. **本地部署型 `MQTT Broker`****：**部署在本地服务器或私有数据中心内，用户拥有完全的控制权；适用于对数据隐私要求高或对外网依赖低的场景；需要自行管理和维护硬件及软件环境。常用的本地部署型 `MQTT Broker` 有 `Eclipse Mosquitto`、`EMQX`、`VerneMQ` 等阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:20 FreakStudio 阅读(21) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython保姆级教程：umqtt.simple/robust 库对比，改造更稳定的 MQTT 客户端

摘要：

这里，我们使用了 `pypi`(Python Package Index)共享 Python 软件包平台上两个 MicroPython 环境中用于实现 `MQTT` 协议的库：`micropython-umqtt.simple` 和 `micropython-umqtt.robust`，它们为 MicroPython 提供了 `MQTT` 协议的客 + 户端功能，但在设计目标和特性上有所不同：阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:16 FreakStudio 阅读(17) 评论(0) 推荐(0)

一篇搞懂：MicroPython urequests库与 Pico HTTP 客户端实现

摘要：

这里，我们使用 http://httpbin.org 作为测试使用的 `HTTP` 请求和响应服务，它提供了各种 `HTTP` 方法(`GET`、`POST`、`PUT`、`DELETE` 等)的测试端点,开发者可以在这里快速测试他们的 `HTTP` 客户端代码。阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:06 FreakStudio 阅读(12) 评论(0) 推荐(0)

保姆级教程：MicroPython+W5500 实现 HTTP 服务器，网页一键控灯

摘要：

使用树莓派 Pico 和 `w5500` 模块实现 `HTTP` 服务器时，要经过以下步骤： 1. 建立连接: 1. `Web` 浏览器(客户端)与 `Web` 服务器通过 `TCP` 连接建立起一个虚拟的"套接字"。这个套接字就成为了客户端与服务器间的通信通道 2. 发送请求: 1. 客户端通过这个套接字发送 `HTTP` 请求,通常是 `GET` 或 `POST` 方法 2. `GET` 请求用于获取资源，`POST` 请求用于提交数据 3. 服务器处理: 1. 服务器接收到请求后,会根据请求的 `URL` 查找并读取相应的资源(如 `HTML` 文件) 2. 对于 `POST` 请求,服务器还会解析请求体中包含的表单数据 4. 返回响应: 1. 服务器将资源数据以 `HTTP` 响应的形式通过套接字返回给客户端 2. 响应包含 `HTTP` 头信息和实际的 `HTML` 文件内容 5. 关闭连接: 1. 在数据交换完成后,客户端和服务器会关闭这个 TCP 连接阅读全文

posted @ 2026-09-02 15:02 FreakStudio 阅读(17) 评论(0) 推荐(0)

一篇搞懂：MicroPython 与 Pico DHCP 动态 IP 的实现与调试

摘要：

DHCP` 能够自动为设备分配新的 IP 地址，使用户无需手动更改配置。在以下代码中，我们尝试使用 DHCP 动态获取 IP 地址：阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:57 FreakStudio 阅读(7) 评论(0) 推荐(0)

【Pico 以太网实战系列 4/6】UDP 协议实操：MicroPython 实现回显服务器

摘要：

`UDP` 是一种无连接的传输层协议，适用于需要快速、简单数据传输而无需建立和维护连接的应用，它不需要预先建立连接就可以发送数据。每个数据报独立发送，不需要建立和维持连接状态。阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:52 FreakStudio 阅读(7) 评论(0) 推荐(0)

【Pico 以太网实战系列 3/3】TCP 服务器实操：MicroPython 实现监听与通信

摘要：

1. **监听端口**：服务器创建一个套接字，将其绑定到一个指定的 IP 地址和端口，监听客户端的连接请求； 2. **建立连接**：当有客户端发起连接请求时，服务器接受连接，并为每个客户端建立一个新的套接字（子套接字）来处理与客户端的通信； 3. **数据交互**：服务器和客户端通过子套接字进行数据传输，通常使用字节流进行读写操作； 4. **关闭连接**：数据传输完成后，双方可以关闭子套接字，并继续监听其他客户端的连接请求。阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:47 FreakStudio 阅读(10) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython 以太网实战：Pico+W5500 TCP 客户端详解

摘要：

在该实验中，我们将会配置 `w5500` 和树莓派 `Pico` 作为 `TCP` 协议的客户端，向网路调试助手软件中创建的 `TCP` 服务器传输相关数据，示例代码如下：阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:40 FreakStudio 阅读(13) 评论(0) 推荐(0)

MicroPython W5500 以太网实验｜ping 测试：原理 + 实操全解析

摘要：

这里，我们首先进行 `ping` 测试实验，通过树莓派 Pico 控制 `w5500` 芯片使用用户设置的静态 IP 地址进行网络连接，然后我们在电脑上通过 `ping` 命令测试连接速度和延迟。阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:34 FreakStudio 阅读(47) 评论(0) 推荐(0)

W5500深度解析：硬件TCP/IP协议栈、SPI通信与寄存器映射全链路拆解

摘要：

W5500 是一款由 WIZnet 出品的芯片，它集成了 TCP/IP 协议栈、10/100M 的 MAC 和 PHY。这款芯片可以在单颗芯片上实现网络连接功能，非常适合嵌入式系统中的网络应用。W5500 芯片通过 SPI 与宿主 MCU 进行通信，具有接口简单、传输速度快的特点。用户可以方便地编写驱动程序来控制 W5500 芯片，实现数据的接收和发送。在实际应用中，W5500 可以用于智能家居设备、物联网网关等需要网络连接的设备中。阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:27 FreakStudio 阅读(53) 评论(0) 推荐(0)

PPP/PPPoE协议详解：链路建立、认证机制与PADI/PADO流程全指南

摘要：

PPP（Point-to-Point Protocol，点对点协议）是一种数据链路层通信协议，广泛用于在两个直接连接的节点之间传输多种网络层协议数据包。PPP 最常用于拨号互联网接入中，但也可以用于其他类型的点对点通信，例如串行连接、ISDN、以及某些类型的宽带接入。阅读全文

posted @ 2026-09-02 14:03 FreakStudio 阅读(34) 评论(0) 推荐(0)

一文读懂Modbus TCP：工业自动化以太网通信的底层逻辑

摘要：

Modbus TCP 是 Modbus 协议的一种基于 TCP/IP 的实现,用于在以太网网络上传输 Modbus 协议数据。Modbus 采用主从架构，其中一台设备作为主站，其他设备作为从站。主站发出请求，从站响应请求并发送数据。这种通信方式允许一个主站同时与多个从站通信，从而实现集中管理和控制。阅读全文

posted @ 2026-09-02 12:30 FreakStudio 阅读(18) 评论(0) 推荐(0)

网络开发必懂：MQTT协议与TCP/IP模型对比全解析

摘要：

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是一种轻量级的发布/订阅模式的消息协议，设计用于低带宽、高延迟或不稳定的网络环境中（MQ 代表 Message Queue（消息队列），来源于 IBM 的 MQSeries 消息队列产品线，**尽管 MQTT 名字中包含 “MQ”，但实际上它并不需要实现队列功能**）。不同于 TCP 或 UDP 协议采用传统的客户端 - 服务器架构，客户端能够和服务器进行通信，它基于发布/订阅模型，发布者 publisher 发送消息到中间件 broker ,中间件 broker 根据订阅者的订阅信息,将消息转发给相应的订阅者 subscribers。这种协议特别适合物联网（IoT）应用，因为它能够有效地减少网络流量和通信开销。阅读全文

posted @ 2026-09-02 12:25 FreakStudio 阅读(16) 评论(0) 推荐(0)

一文读懂HTTP协议：浏览器和服务器的通信逻辑全解析

摘要：

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是用于在互联网上传输和接收超文本（如网页）的协议。它是一种应用层协议，运行在 TCP/IP 协议栈的应用层。HTTP 协议定义了客户端（通常是浏览器）和服务器之间的通信方式，支持请求和响应的形式进行数据交换：客户端向服务器发送 HTTP 请求报文，服务器收到 HTTP 请求报文后进行处理，然后将响应返回给客户端。阅读全文

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告别记 IP 的噩梦：DNS域名系统原理与工作流程深度科普

摘要：

DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网上的一项关键服务，它实现域名与 IP 地址之间的映射，形成一个分布式的数据库。这项服务让用户能够更加方便地访问互联网，无需记住那些机器可以直接读取的数字 IP 地址。在互联网中，每台计算机都被分配了一个独一无二的标识，这就是 IP 地址。但是，IP 地址是由数字构成的，对人们来说不太容易记忆。因此，我们通常使用域名来访问各种网站，例如可以使用域名 www.st.com.cn 来访问意法半导体的官网。阅读全文

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为什么你插上网线就能上网？DHCP协议的底层逻辑全解析

摘要：

在前面，我们讲到 OSI 的网络层时，提到使用 TCP/UDP 协议进行数据传输时，需要手动配置 IP 地址、子网掩码、默认网关等参数。随着网络规模的不断扩大,这种手动配置方式变得非常繁琐和容易出错。并且，我们目前使用的多数为 IPv4 地址，IPv4 地址极其有限，并且手动分配 IP 地址容易造成地址浪费。阅读全文

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图说以太网协议：数据链路层中的MAC子层和LLC子层

摘要：

* **LLC逻辑链路控制****子层(Logical Link Control****)**：位于数据链路层的上层，负责数据帧的同步、流量控制和错误检测等功能，向上层提供统一的数据链路服务接口 * **MAC媒体访问控制子层(****Media Access Control)**：位于数据链路层的下层，负责解决多设备共享单个信道的媒体访问问题，实现 CSMA/CD、CSMA/CA 等媒体访问机制同时提供数据帧的寻址和差错校验功能阅读全文

posted @ 2026-09-02 11:54 FreakStudio 阅读(12) 评论(0) 推荐(0)

图说以太网协议：5-4-3规则、段和微分段与VLAN虚拟局域网

摘要：

5-4-3 规则是以太网标准中的一条规定，适用于共享介质以太网（如使用同轴电缆或集线器的网络）。它定义了网络拓扑的限制，以确保有效的信号传输和冲突检测。阅读全文

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图说以太网协议：错误类型和自动协商

摘要：

以太网（Ethernet）是现代网络通信的核心技术之一，但在实际运行过程中可能会出现各种错误。以下是常见的以太网错误类型及其描述：阅读全文

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图说以太网协议：编码、介质访问控制方法和CSMA/CD机制

摘要：

以太网编码（Ethernet Coding）在以太网通信中扮演着至关重要的角色，主要用于确保数据能够可靠地通过物理介质进行传输，并在接收端能够被准确解码。以太网采用不同的编码技术，根据标准和传输速率的不同，编码方法也有所不同。以下是一些常见的以太网编码技术：阅读全文

posted @ 2026-09-02 11:38 FreakStudio 阅读(11) 评论(0) 推荐(0)

图说以太网协议：线缆类型、T568标准、电线顺序和RJ45连接器指示灯

摘要：

**同轴电缆（****Coaxial Cable）**：由中心导体、绝缘层、编织金属屏蔽层和外部绝缘层构成 * **双绞线（****Twisted Pair Cable）**：两根绝缘铜线缠绕在一起，以减少干扰和串扰 * **光纤（****Fiber Optic Cable）**：由光纤核心、包层、保护层构成阅读全文

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图说以太网协议：物理层和数据链路层概述

摘要：

以太网是互联网技术中最广泛使用的有线局域网标准,很多人将其等同于互联网本身。实际上，ETH 以太网仅是局域网的一种，以太网是基于 IEEE 802.3 标准,该标准主要涉及物理层和数据链路层的 MAC 子层，除去 ETH 以太网之外，IEEE 还定义了其他局域网标准：阅读全文

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嵌入式网络开发基础：解析TCP/IP模型

摘要：

TCP/IP 模型是互联网协议套件的标准模型，通常用于描述现代网络中协议的结构。它是一个更简化的模型，与 OSI 模型相比，层次较少，更贴近实际应用。阅读全文

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一文读懂OSI开放系统互联模型：从原理、数据封装到TCP/IP模型全指南

摘要：

对 ETH 以太网通信进行讲解之前，我们需要先了解 OSI 开放系统互联模型，开放系统互联（OSI）模型是一个网络通信的概念模型，它由国际标准化组织（ISO）在 20 世纪 80 年代开发。OSI 模型将网络通信过程分为七个层次，从物理层（第 1 层）到应用层（第 7 层）。每一层都有其特定的功能和责任，确保信息能够在不同的计算机系统之间准确无误地传输。阅读全文

posted @ 2026-09-02 11:15 FreakStudio 阅读(26) 评论(0) 推荐(0)

以太网技术史与施乐 PARC 的创新传奇

摘要：

以太网是由 David Boggs 和 Robert Metcalfe 等团队于 20 世纪 70 年代初在施乐帕洛阿尔托研究中心 (PARC) 创建的。1983 年，电气和电子工程师协会 (IEEE) 批准其作为一种新型通信标准。阅读全文

posted @ 2026-09-02 11:01 FreakStudio 阅读(26) 评论(0) 推荐(0)

USB-CDC 通信实战应用：树莓派 Pico 虚拟串口 + select+MicroPython 全拆解

摘要：

虚拟串口是指将 USB 设备模拟成传统的串口设备(COM 口),从而可以使用标准的串口通信协议和软件与之交互。主要特点包括: 1. 提供标准的串口接口和功能,比如波特率、数据位、停止位等设置 2. 在操作系统中表现为一个标准的串口设备,可以被常规的串口应用程序访问 3. 使用 `CDC`(通信设备类)USB 类协议,将 USB 设备的数据通信转换为标准的串口通信 4. 通常用于需要与旧版软件或设备兼容的场景,比如工控系统、测试设备等阅读全文

posted @ 2026-09-02 10:39 FreakStudio 阅读(92) 评论(0) 推荐(0)

Freak嵌入式工作室

Freak Studio - From Zero To Hero

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