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# UART
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### [WhiteIntel](https://whiteintel.io)
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{% embed url="" %}
***
## 基本信息
UART是一种串行协议，意味着它一次传输一个比特的数据。相比之下，并行通信协议通过多个通道同时传输数据。常见的串行协议包括RS-232、I2C、SPI、CAN、Ethernet、HDMI、PCI Express和USB。
通常，在UART处于空闲状态时，线路保持高电平（逻辑1值）。然后，为了表示数据传输的开始，发送器向接收器发送起始位，在此期间信号保持低电平（逻辑0值）。接下来，发送器发送包含实际消息的五到八个数据位，然后是一个可选的奇偶校验位和一个或两个停止位（逻辑1值），具体取决于配置。奇偶校验位用于错误检查，在实践中很少见。停止位（或位）表示传输结束。
我们称最常见的配置为8N1：八个数据位，无奇偶校验，一个停止位。例如，如果我们想要在8N1 UART配置中发送字符C，或ASCII中的0x43，我们将发送以下位：0（起始位）；0、1、0、0、0、0、1、1（二进制0x43的值），以及0（停止位）。
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与UART通信的硬件工具：
* USB转串口适配器
* 带有CP2102或PL2303芯片的适配器
* 多功能工具，如：Bus Pirate、Adafruit FT232H、Shikra或Attify Badge
### 识别UART端口
UART有4个端口：**TX**（发送）、**RX**（接收）、**Vcc**（电压）和**GND**（地）。您可能会在PCB上找到带有\*\*`TX`**和**`RX`\*\*字样的4个端口。但如果没有指示，您可能需要使用万用表或逻辑分析仪自行查找。
使用**万用表**和关闭设备：
* 使用**连续性测试**模式来识别**GND**引脚，将后端插入地线并用红色探针测试，直到听到万用表发出声音。PCB上可能有几个GND引脚，因此您可能已经找到或未找到属于UART的引脚。
* 要识别**VCC端口**，设置**直流电压模式**并将其设置为20V电压。黑色探针接地，红色探针接引脚。打开设备电源。如果万用表测量到3.3V或5V的恒定电压，则找到了Vcc引脚。如果获得其他电压，请尝试其他端口。
* 要识别**TX** **端口**，**直流电压模式**最高20V电压，黑色探针接地，红色探针接引脚，打开设备电源。如果发现电压在几秒钟内波动，然后稳定在Vcc值，您很可能找到了TX端口。这是因为在上电时，它会发送一些调试数据。
* **RX端口**将是其他3个端口中最接近的一个，其电压波动最小，总体值最低。
您可能会混淆TX和RX端口，什么也不会发生，但如果混淆GND和VCC端口，可能会烧毁电路。
在某些目标设备中，制造商通过禁用RX或TX甚至两者中的一个来禁用UART端口。在这种情况下，追踪电路板中的连接并找到一些分支点可能会有所帮助。关于确认未检测到UART和电路断开的一个强烈提示是检查设备保修。如果设备已经附带了一些保修，制造商会留下一些调试接口（在本例中为UART），因此必须已经断开了UART，并且在调试时会重新连接。这些分支引脚可以通过焊接或跳线线连接。
### 识别UART波特率
识别正确波特率的最简单方法是查看**TX引脚的输出并尝试读取数据**。如果收到的数据无法读取，请切换到下一个可能的波特率，直到数据可读。您可以使用USB转串口适配器或与辅助脚本配对的多功能设备（如Bus Pirate）来执行此操作，例如[baudrate.py](https://github.com/devttys0/baudrate/)。最常见的波特率是9600、38400、19200、57600和115200。
{% hint style="danger" %}
重要提示：在此协议中，您需要将一个设备的TX连接到另一个设备的RX！
{% endhint %}
## CP210X UART转TTY适配器
CP210X芯片用于许多原型板，如NodeMCU（带有esp8266）用于串行通信。这些适配器相对便宜，可用于连接到目标的UART接口。该设备有5个引脚：5V、GND、RXD、TXD、3.3V。确保将电压连接到目标支持的电压，以避免任何损坏。最后，将适配器的RXD引脚连接到目标的TXD，将适配器的TXD引脚连接到目标的RXD。
如果适配器未被检测到，请确保在主机系统中安装了CP210X驱动程序。一旦检测到并连接了适配器，可以使用picocom、minicom或screen等工具。
要列出连接到Linux/MacOS系统的设备：
```
ls /dev/
```
对于与UART接口的基本交互，请使用以下命令：
```
picocom /dev/ --baud
```
对于minicom，使用以下命令进行配置：
```
minicom -s
```
配置`串行端口设置`选项中的波特率和设备名称等设置。
配置完成后，使用`minicom`命令启动UART控制台。
## 通过Arduino UNO R3进行UART连接（可拆卸Atmel 328p芯片板）
如果没有UART串行到USB适配器可用，可以通过快速hack使用Arduino UNO R3。由于Arduino UNO R3通常随处可得，这可以节省大量时间。
Arduino UNO R3板上已经内置了USB到串行适配器。要获得UART连接，只需从板上拔下Atmel 328p微控制器芯片。这个hack适用于Arduino UNO R3变种，其上未焊接Atmel 328p芯片（SMD版本）。将Arduino的RX引脚（数字引脚0）连接到UART接口的TX引脚，将Arduino的TX引脚（数字引脚1）连接到UART接口的RX引脚。
最后，建议使用Arduino IDE获取串行控制台。在菜单中的`工具`部分中，选择`串行控制台`选项，并根据UART接口设置波特率。
## 怪盗船长
在这种情况下，我们将窃取Arduino的UART通信，该通信将所有程序打印发送到串行监视器。
```bash
# Check the modes
UART>m
1. HiZ
2. 1-WIRE
3. UART
4. I2C
5. SPI
6. 2WIRE
7. 3WIRE
8. KEYB
9. LCD
10. PIC
11. DIO
x. exit(without change)
# Select UART
(1)>3
Set serial port speed: (bps)
1. 300
2. 1200
3. 2400
4. 4800
5. 9600
6. 19200
7. 38400
8. 57600
9. 115200
10. BRG raw value
# Select the speed the communication is occurring on (you BF all this until you find readable things)
# Or you could later use the macro (4) to try to find the speed
(1)>5
Data bits and parity:
1. 8, NONE *default
2. 8, EVEN
3. 8, ODD
4. 9, NONE
# From now on pulse enter for default
(1)>
Stop bits:
1. 1 *default
2. 2
(1)>
Receive polarity:
1. Idle 1 *default
2. Idle 0
(1)>
Select output type:
1. Open drain (H=Hi-Z, L=GND)
2. Normal (H=3.3V, L=GND)
(1)>
Clutch disengaged!!!
To finish setup, start up the power supplies with command 'W'
Ready
# Start
UART>W
POWER SUPPLIES ON
Clutch engaged!!!
# Use macro (2) to read the data of the bus (live monitor)
UART>(2)
Raw UART input
Any key to exit
Escritura inicial completada:
AAA Hi Dreg! AAA
waiting a few secs to repeat....
```
## 使用UART控制台转储固件
UART控制台为在运行时环境中处理底层固件提供了一个很好的方式。但是当UART控制台访问是只读时，可能会引入很多限制。在许多嵌入式设备中，固件存储在EEPROM中，并在具有易失性内存的处理器中执行。因此，固件保持为只读，因为在制造过程中原始固件就在EEPROM中，任何新文件都会由于易失性内存而丢失。因此，在处理嵌入式固件时，转储固件是一项有价值的工作。
有很多方法可以做到这一点，SPI部分涵盖了使用各种设备直接从EEPROM提取固件的方法。尽管如此，建议首先尝试使用UART转储固件，因为使用物理设备和外部交互来转储固件可能存在风险。
从UART控制台转储固件需要首先访问引导加载程序。许多知名供应商使用uboot（通用引导加载程序）作为加载Linux的引导加载程序，因此访问uboot是必要的。
要访问boot引导加载程序，请将UART端口连接到计算机，并使用任何串行控制台工具，同时保持设备的电源断开。设置准备就绪后，按下回车键并保持按住。最后，连接设备的电源并让其引导。
这样做将中断uboot的加载并提供一个菜单。建议了解uboot命令并使用帮助菜单列出它们。这可能是`help`命令。由于不同供应商使用不同的配置，有必要分别了解每个配置。
通常，转储固件的命令是：
```
md
```
这代表“内存转储”。这将在屏幕上转储内存（EEPROM 内容）。建议在开始过程之前记录串行控制台输出以捕获内存转储。
最后，只需从日志文件中剥离所有不必要的数据，并将文件存储为 `filename.rom`，然后使用 binwalk 提取内容：
```
binwalk -e
```
这将列出根据在十六进制文件中找到的签名可能的EEPROM内容。
尽管如此，需要注意的是，即使正在使用，也不总是情况下uboot已解锁。如果按Enter键没有任何反应，请检查不同的键，如空格键等。如果引导加载程序已锁定且未被中断，则此方法将无效。要检查uboot是否为设备的引导加载程序，请在设备启动时检查UART控制台上的输出。在启动时可能会提到uboot。
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