前言：看起來最簡單的介面，卡住的人卻最多 UART 是嵌入式開發裡最老的東西之一。現在 SPI、I2C、RS485、CAN 百花齊放，但講到除錯輸出、GPS 模組、藍牙模組、工業感測器，最後還是得回到 UART。 很多初學者覺得 UART 就是「隨便接一接就能通」。我一開始也這樣想，結果被三件事卡了整整兩天：baud rate 誤差、中斷設計、資料遺失。它簡單的是協定本身，難的全都藏在細節裡。 所以這篇我打算從訊號層級一路講到 STM32 與 ESP32 的實戰程式碼，中間穿插我自己踩過的坑。 兩條線就能全雙工：T...

先講一件我踩過的事：我以前寫 UART 收資料，用中斷一個 byte 一個 byte 接，接完再自己塞進緩衝。等到要同時跑 ADC 連續取樣跟通訊，CPU 就開始喘了 —— 明明時脈沒變、程式也沒寫錯，就是資料一多就掉資料。 問題不在演算法，在「搬資料」這件事本身就吃掉了 CPU 的每一分力氣。DMA 傳輸（Direct Memory Access，直接記憶體存取）要解決的就是這個：讓周邊設備自己去跟記憶體交換資料，CPU 只負責下指令跟收結果。 什麼是 DMA？為什麼需要它？ 先看沒有 DMA 的時候，我們在做什...

前言：1979 年的協定，為什麼現在還在跑 Modbus 是 Modicon 在 1979 年為 PLC 設計的協定，簡單到有點過時 —— 但它今天還活在你家附近的工廠、大樓機房與太陽能電廠裡。 原因很務實：它夠簡單、夠開放、實作成本夠低。一台變頻器只要宣稱支援 Modbus RTU，就能被任何 SCADA 系統讀到。這種「誰都做得到」的特性，比任何華麗的規格都長壽。 規矩只有一條：只能有一個 Master Master 負責發問，Slave 只負責回答 —— Slave 永遠不會主動開口。RTU 模式使用位址 1...

什麼是 FIFO？ 先講最白話的版本：FIFO 就是一個排隊用的緩衝區。東西從後面排進去、從前面拿出來，誰先到誰先被服務 —— First-In-First-Out，中文就叫先進先出。 聽起來沒什麼了不起，但嵌入式世界幾乎每個角落都有它：UART 收進來的資料、SPI 要送出去的佇列、DMA 搬資料的中繼站，還有兩個不同時鐘域之間的資料交換（Clock Domain Crossing, CDC）。少了 FIFO，這些事情全部得靠 CPU 硬扛。 這篇我想從頭把四件事講清楚：結構長什麼樣、空跟滿怎麼判斷、深度要開多大...

前言：PID 是那種「每個人都用過，但很少人說得清楚」的東西 你做馬達調速、恆溫控制、電池充電、平衡車，最後都會走到同一條路：量測實際值，跟目標比，然後修正輸出。這個循環就是回授控制，而 PID 是它最泛用的一種形式。 它紅了幾十年不是因為數學漂亮，而是因為三個參數就能涵蓋大多數系統，而且不需要你精確知道系統模型。 PID 迴路長什麼樣 連續形式的公式如下： u(t) = Kp × e(t) + Ki × ∫e(t)dt + Kd × de(t)/dt 但 MCU 上跑的是離散版本，每一項都要換成「取樣點之間」的算...

前言：去耦半徑不是玄學，是「迴路面積」的工程問題 每個學 PCB Layout 的人都聽過這句話：「0.1 µF 要貼著 IC 腳放」。但為什麼？貼多近才算近？放遠一點真的會出事嗎？ 這些問題的答案不是靠經驗法則的口耳相傳，而是一個很具體的物理量：迴路電感。電容離 IC 越遠，電流繞的那一圈就越大，電感就跟著變大 —— 而電感一大，這顆電容在高頻就等於不存在。 去耦半徑的本質：迴路面積 IC 在切換瞬間需要一股電流，這股電流從電容出發、經走線進 IC、再從 GND 繞回電容 —— 這一個圈就是迴路。圈越大，電感越大...

我最早接觸切換式電源時，是先學會了 Buck，然後很自然地以為「Boost 就是把 Buck 反過來接」。結果第一次自己做鋰電池升 5V 的板子，燒掉兩顆 MT3608 才搞懂：Boost 跟 Buck 不只是方向相反的同一件事，它的麻煩點完全不一樣。 Boost（升壓轉換器、Step-Up Converter）的任務很單純 —— 把比較低的輸入電壓推到比較高的輸出電壓，最經典的就是把鋰電池的 3.7V 升到 5V 餵 USB 裝置。但它付出的代價也很明確：輸入電流比輸出電流大、輸出漣波比較醜、空載的時候還會偷偷飄...

什麼是 Buck 降壓電路？ 先講一句話版本：Buck 就是拿開關把輸入電壓切碎，再用電感跟電容把它拼回一個比較低的電壓。Buck 降壓電路（也稱降壓轉換器、Step-Down Converter）是嵌入式系統中最核心的電源架構 —— 從 Arduino、ESP32 到 STM32 開發板，板子上那顆黑色電感配著電容濾波的電路，十之八九就是 Buck Converter。 我自己第一次拆電源模組時最納悶的是：輸入明明 12V，為什麼過了一顆電感、一顆二極體，輸出就乖乖變成 3.3V？後來才想通，重點不在「降」這個字...

前言：工業現場為什麼還在用 RS485 RS485（正式名稱 TIA-485）由 EIA 定義，是一套差動串列通訊標準。它不新，但工廠、大樓機房、太陽能電廠到現在都還在用，原因只有一個：它很耐操。 兩條絞線拉 1200 公尺還能跑，雜訊同時灌進兩條線也不會影響判讀，一條匯流排可以掛到 32 個節點。這些特性讓它成為 Modbus RTU 等工業協定的標準實體層。 它靠什麼撐過惡劣環境 關鍵在「差動訊號」：邏輯不是看某一條線對地的電壓，而是看 A、B 兩條線的差值。 外界雜訊會同時耦合到 A 與 B，兩條線一起被抬高...

前言：兩條線，接一堆感測器 I2C 是 1982 年 Philips（現在的 NXP）發明的協定，目標只有一個：用最少的引腳完成裝置間通訊。它做到了 —— 兩條線（SDA ＋ SCL）就能掛一整排感測器。 但它的規則比 UART、SPI 都細：Start 與 Stop 定義在「SCL 高電位時 SDA 的變化」，資料採樣在上升緣、變化在下降緣，而且每一個 byte 後面都要跟一個 ACK。搞懂這幾件事，你的 I2C 就不會再出現「掃不到裝置」的鬼故事。 兩條線與五個階段 訊號線 全名 說明 SDA Serial D...