常用USB转串口芯片介绍
| pl2303原理應用 |
2?CP2102/CP2103簡介
Silicon Laboratories公司推出的USB接口與RS232接口轉換器CP2102/CP2103是一款高度集成的USB-UART橋接器,提供一個使用最小化元件和PCB空間來實現RS232轉換USB的簡便解決方案。如圖1所示,CP2102/CP2103包含了一個USB功能控制器、USB收發器、振蕩器和帶有全部調制解調器控制信號的異步串行數據總線(UART),采用5 mm×5 mm MLP-28的封裝。?
CP2102/CP2103作為USB/RS232雙向轉換器,一方面可以從豐機接收USB數據并將其轉換為RS232信息流格式發送給外設;另一方面可從RS232外設接收數據轉換為USB數據格式傳送至主機,其中包括控制和握手信號。
2.1 USB功能控制器和收發器?
2.2 異步串行數據總線(UART)接口
CP2102/CP2103?UART接口包括TX (發送)和RX(接收)數據信號以及RTS、CTS、DSR、DTR、DCD和RI控制信號。UART支持RTS/CTS、DSR/DTR和X-On/X-Off握手。
通過編程設置UART,支持各種數據格式和波特率。在PC機的COM端口編程設置UART的數據格式和波特率。表1為其數據格式和波特率。?
2.3 內部EEPROM
CP2102/CP2103內部集成有1個EEPROM,用于存儲由設備制造商定義的USB供應商ID、產品ID、產品說明、電源參數、器件版本號和器件序列號等信息。USB配置數據的定義是可選的。如果EEPROM沒有被OEM的數據占用,則采用表1所示的默認配置數據。注意,對于可能使用多個基于CP2102/CP2103連接到同一PC機的OEM應用來說,則需要專用的序列號。
內部EEPROM是通過USB編程設置的,允許OEM的USB配置數據和序列號可以在出廠和測試時直接寫入系統板上的CP2102/CP2103。Cygnal提供了一個專門為CP2102/CP2103的內部EEP-ROM編程設置工具,同時還提供免費的驅動Windows DLL格式的程序庫。這個程序庫可將。EEP-ROM編程步驟集成到OEM在制造中進行流水線式測試和序列號的管理的自定義軟件中。EEP-ROM的寫壽命的典型值為100 000次,數據保持時間為100年。為了防止更改USB描述符,應將其鎖定。
2.4 其他功能
CP2103除上述功能外也可實現RS485接口與USB接口轉換功能,CP2103支持4個可按照控制信息定義的GPIO引腳。
3 典型應用電路
3.1 硬件電路設計
原設備的RS232接口僅用TXD/RXD 2個引腳信號和地3條線。單片機8031與RS232接口間的電平驅動采用Maxim公司的MAX202CPE,而采用光電耦合器6N137實現隔離。
采用CP2102改造的接口應用電路如圖2所示。該電路已通過制板和軟硬件調試,完全可靠。串口擴展,儀需2~3只外部去耦電容器,REGIN端需加0.1μF與1.0μF并聯的去耦電容。CP2102的供電電源由計算機的USB接口提供,再連接3只保護管以便于使用。該電路僅使用CP2102的UART總線上TXD/RXD 2個引腳,其余懸空。單片機可直接識別CP2102的UART總線上信號,為確保數據收發的穩定性,避免通信過程產生干擾,采用光電耦合器隔離,并將RST采用一只4.7 kΩ電阻上拉至VDD。?
當CP2102轉換器與主機連接后,必須根據操作系統選擇相對應的虛擬串行口驅動程序。不必修改設備的應用程序,就像存取一個標準的物理串口一樣訪問該虛擬串口,端口設備會產生“CP2102?USB to UART Bridge Controller(COM×)”的新端口(×隨計算機的配置而異),此時說明驅動程序安裝成功。實質上,所有針對虛擬串口的數據通信都足以USB總線傳輸實現的,但在設備上,收發則是RS232數據。
3.2 軟件設計
計算機采用C語言的通訊控制函數,按串行口方式設置,以實現接口通訊軟件設計。單片機通訊程序如下所示。該通訊程序在波特率9 600~600調試,通訊準確可靠。
CP2102參考價格是8RMB.USB2.0標準。外圍電路為零,也就是說不用外圍電路。這點最好。
新的FT2232C型USB UART/FIFO電路的特征及應用
摘要:FT2232C是一款USB到UART/FIFO轉換電路。文中介紹FT2232C的特性、工作原理及應用領域,給出該電路在各種不同場合的典型應用電路。
1 FT2232C介紹1.1 電路概覽FT2232C是一款USB到UART/FIFO的轉換電路,是FTDI公司繼第二代FT232BM、FT245BM之后的第三代產品,集成了兩片BM芯片的功能。電路要用48-LD LQFP封裝。FT2232C具有兩個多用途的UART/FIFO控制器,可分別配置成不同的工作模式。一個USB下游端口轉換成兩個I/O通道,每個I/O通道相當一個FT232BM或FT245BM,可以單獨配置成UART接口或者FIFO接口。通過對外掛EEPROM的配置,FT2232C還提供一系列新的操作模式,如多協議同步串行機接口,這是專為同步串行協議如JTAG和SPI總線設計的。還有同步位寬模式、CPU風格的FIFO模式、多協議同步串行機接口模式、MCU主機總線競爭模式及快速光隔離串行機接口模式等。此外,該電路的驅動能力有很大提高,能夠輸出較之通常電路3倍的功率,這使得多個電路可能共享總線。使用FTDI公司提供的虛擬串口(VCP)驅動,對外圍接口的使用就像使用PC的標準串口一樣。許多現有軟件經過簡單重新配置即哥與虛擬串口相接,應用程序與電路間的通信與PC的COM口通信相同。
????1.2 電路的特征●只需添加簡單配置電路,便可實現由單電路到雙通道串/并口的轉換;●芯片上集成了全部USB處理協議,使用時不需要另外編寫USB固件程序;●2個I/O通道(A/B)相互獨立,可配置成2個5V、2個3.3V或一個5V、一個3.3V的邏輯I/O接口;●UART接口支持7或8位數據位,1/2位停止位,奇校驗/偶校驗/標志位/空位/無奇偶校驗;●發送數據的速率為300~1Mb/s(RS-232)或3Mbs(TTL、RS-232/RS-485);●接口模式和USB描述字符可在外部EEPROM中進行配置,還可以在板子上通過USB對EEPROM進行配置;●4.35V~5.25V的單電壓工作范圍。
????1.3 簡化功能框圖FT2232C的簡化功能框圖如圖1所示,各單元的功能如下:USB收發器單元:提供USB1.1、USB2.0到USB電纜的全速物理接口。一個微分收發器和兩個單獨的終結收發器提供USB數據輸入、SEO及USB復位條件檢測。USB DPLL單元:跟蹤輸入的NRZI USB數據,并單獨恢復時鐘及數據信號SIE模塊。SIE模塊:執行USB數據從串行到并行及并行到串行的轉換。USB PE模塊:管理從USB控制端接收的數據,負責處理USB主控器發出的低層USB協議請求和UART/FIFO控制器發出的控制命令。
????RX Buffer和TX Buffer分別為384字節的接收緩沖和128字節的發送緩沖。1.4 應用領域由于集成了兩片第二代BM的功能,因而FT2232C的應用場合十分廣泛。主要包括USB轉換為雙串口RS-232、USB轉換為雙串口RS-422/RS-485、USB JTAG編程、USB轉換為SPI總線接口、現場可升級的USB產品和帶USB接口的交流隔離產品。2 FT2232C的應用舉例在實際應用中,由于傳統串口擴展方法相對比較繁鎖,因此可使用該電路來擴展串口,實現時只需進行簡單的外圍電路配置即可得到一個由USB轉換而來的兩個COPMPORT。具體的配置電路如圖2所示。設計是需要注意以下幾點:首先:FT2232C的USBDP、USBDM兩個輸入端的電阻器阻值必須相等,典型值為27Ω,而且必須是1%精度的電阻器,否則容易造成輸入阻抗不匹配而使電路無法正常工作。其次:該電路晶振兩端的2個電容器的容值也必須相等,典型值為27pF。
????由于設計要求是要得到2個串口,因此外掛的EEPROM可以不接,而直接將FT2232C的EEDATA端經由10kΩ的電阻器接到VCC上。這樣在上電復位時FT2232C不能從外掛的EEPROM中讀取信息,工作在電路的缺省默認模式下,即由USB到雙串口的轉換。將得到的2個串口通過電路的VCCIOA、VCCIOB進行配置,即將VCCIOA接3.3V,VCCIOB接5V,這樣得到的串口A的工作電壓為3.3V,串口B的工作電壓為5V,可以分別接3.3V和5V的器件。由于RS232電平一般為-9V~+9V,而FT2232C轉換得到的2個串口通信前需要經過V或3.3V,因此在與RS232串口通信前需要經過電平轉換。以SP213EHCA電平轉換電路為例,具體電路如圖3所示。除了常用的USB到RS-232串口的轉換,FT2232C還可以轉換成其他接口,如RS422、RS485及CPU風格的FIFO等。其具體的電路分別如圖4、圖5、圖6所示。為方便起見,各圖中仍僅以一個通道為例進行說明。
3 結束語
隨著USB總線技術的發展,接口擴展及接口轉換是隨時都可以遇到的問題。正基于此,FT2232C的應用前景日漸看好。應用FT2232C可以方便地擴展多個RS-232接口、RS-422接口、RS-485接口,還可以將USB接口轉換為SPI總線接口。USB擴展或轉換其他接口的方案不僅經濟實用,無需占用主機的擴展槽資源,而且簡單方便,其功能特點逐步顯示出來。目前USB接口的設備已經在眾多領域發揮著主要作用。相信FT2232C的應用將越來越廣泛。
總的來說PL2303最便宜只要3RMB,外圍電路也不復雜,支持USB1.1.性價比一般。CP2102性價比最好,外圍電路最簡單。FT232BM最貴要18RMB,但驅動支持最好,也最穩定。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的常用USB转串口芯片介绍的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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