USB轉(zhuǎn)串口芯片介紹

1、p l 2 3 0 3 原 理 應(yīng) 用 PL2303 符合標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格 3RMB. 2 CP2102/ CP2103 簡介 Silicon Laboratories 公司推出的 USB接口與 RS232 接口轉(zhuǎn)換器 CP2102/ CP2103是一款高度集成的 USB-UART橋接器，提供一個(gè)使用最小化元件和PCB空間 來實(shí)現(xiàn)RS232轉(zhuǎn)換USB的簡便解決方案。如圖1所示，CP2102/CP2103包含了一個(gè) USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號的異步串行 數(shù)據(jù)總線 (UART), 采用5 mmx 5 mm MLP-28的封裝。 CP2102/CP2103作為USB

2、7RS232雙向轉(zhuǎn)換器，一方面可以從豐機(jī)接收 USB數(shù)據(jù) 并將其轉(zhuǎn)換為RS232信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面可從RS232外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為USB數(shù)據(jù)格式傳送至主機(jī)，其中包括控制和握手信號。 USB 功能控制器和收發(fā)器 異步串行數(shù)據(jù)總線(UART)接 口 CP2102/CP2103 UART接口包括TX (發(fā)送)和RX(接收)數(shù)據(jù)信號以及 RTS CTS DSR DTR DCC和 RI 控制信號。UART支持 RTS CTS DSRZDTR和 X-On/X-Off 握手。 通過編程設(shè)置UART支持各種數(shù)據(jù)格式和波特率。在PC機(jī)的CO鵬口編程 設(shè)置UART的數(shù)據(jù)格式和波特率。表 1 為其數(shù)據(jù)

3、格式和波特率。 內(nèi)部 EEPROM CP2102/CP2103內(nèi)部集成有1個(gè)EEPROJMB于存儲(chǔ)由設(shè)備制造商定義的 USB USB 供應(yīng)商 ID 、產(chǎn)品 ID 、產(chǎn)品說明、電源參數(shù)、器件版本號和器件序列號等信息 配置數(shù)據(jù)的定義是可選的。如果 EEPRO沒有被OEM的數(shù)據(jù)占用，則采用表1所示 的默認(rèn)配置數(shù)據(jù)。注意，對于可能使用多個(gè)基于 CP2102/CP2103連接到同一 PC機(jī) 的OEM應(yīng)用來說，則需要專用的序列號。 內(nèi)部EEPRO是通過USB編程設(shè)置的，允許OEM勺USB配置數(shù)據(jù)和序列號可 以在出廠和測試時(shí)直接寫入系統(tǒng)板上的CP2102CP2103。 Cygnal 提供了一個(gè)專門 為CP2

4、102/CP2103的內(nèi)部EEP-ROM編程設(shè)置工具，同時(shí)還提供免費(fèi)的驅(qū)動(dòng) Windows DLL格式的程序庫。這個(gè)程序庫可將。EEP-ROM編程步驟集成到OEM在制造中進(jìn)行 流水線式測試和序列號的管理的自定義軟件中。EEP-ROM勺寫壽命的典型值為 100 000次，數(shù)據(jù)保持時(shí)間為100年。為了防止更改USB述符，應(yīng)將其鎖定。 其他功能 CP2103除上述功能外也可實(shí)現(xiàn) RS485接口與USB接 口轉(zhuǎn)換功能，CP2103支 持4個(gè)可按照控制信息定義的 GPIO引腳。 3 典型應(yīng)用電路 硬件電路設(shè)計(jì) 原設(shè)備的RS232接口僅用TXA RXD2個(gè)引腳信號和地3條線。單片機(jī)8031 與RS232接

5、口間的電平驅(qū)動(dòng)采用 Maxim公司的MAX202CR飾采用光電耦合器 6N137 實(shí)現(xiàn)隔離。 采用CP2102改造的接口應(yīng)用電路如圖 2所示。該電路已通過制板和軟硬件 調(diào)試，完全可靠。串口擴(kuò)展，儀需23只外部去耦電容器，REGIN端需加卩F與卩 F并聯(lián)的去耦電容。CP2102的供電電源由計(jì)算機(jī)的 USB接口提供，再連接3只保護(hù) 管以便于使用。該電路僅使用CP2102的UART總線上TXD/RXD 2個(gè)引腳，其余懸 空。單片機(jī)可直接識別 CP2102的UART總線上信號，為確保數(shù)據(jù)收發(fā)的穩(wěn)定性，避 免通信過程產(chǎn)生干擾，采用光電耦合器隔離，并將RST采用一 只k Q電阻上拉至VDD 當(dāng)CP2102

6、轉(zhuǎn)換器與主機(jī)連接后，必須根據(jù)操作系統(tǒng)選擇相對應(yīng)的虛擬串行口 驅(qū)動(dòng)程序。不必修改設(shè)備的應(yīng)用程序，就像存取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理串口一樣訪問該虛 擬串口，端口設(shè)備會(huì)產(chǎn)生“ CP2102 USB to UART Bridge Controller(COMx ) ”的 新端口(x隨計(jì)算機(jī)的配置而異)，此時(shí)說明驅(qū)動(dòng)程序安裝成功。實(shí)質(zhì)上，所有針對 虛擬串口的數(shù)據(jù)通信都足以 USB總線傳輸實(shí)現(xiàn)的，但在設(shè)備上，收發(fā)則是RS232數(shù) 據(jù)。 軟件設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)采用 C 語言的通訊控制函數(shù)，按串行口方式設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)接口通訊 軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)通訊程序如下所示。該通訊程序在波特率9 600600調(diào)試，通 訊準(zhǔn)確可靠。 新的FT2

7、232C型 USB UART/FIFO電路的特征及應(yīng)用 摘要：FT2232C是一款USB到UART/FIFO轉(zhuǎn)換電路。文中介紹 FT2232C的特性、 工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域，給出該電路在各種不同場合的典型應(yīng)用電路。 關(guān)鍵詞：通用串行總線；通用異步收發(fā)模式/先進(jìn)先出；FT2232C引言在進(jìn) 行室外信息采集時(shí)，需要定位和通信，還需要由傳感器進(jìn)行各種信息的采集，因而 需要多個(gè)串口。串口擴(kuò)展已成為系統(tǒng)開發(fā)中經(jīng)常遇到的問題。一般的解決方案是有 用串口擴(kuò)展電路來增加串口。但這種方法采用的電路較多，電路較復(fù)雜，且串口連 接的設(shè)備在使用時(shí)插拔很不方便。本文介紹一種新的FT2232C型電路的功能特片并 用其進(jìn)行串

8、口擴(kuò)展。 201 FT2232C 介紹 電路概覽FT2232C是一款USB到UART/FIFO的轉(zhuǎn)換電路，是 FTDI公司繼第二 代FT232BMFT245BM之后的第三代產(chǎn)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(gè)多用途的 UART/FIFO控制器，可分別配置成不同的工 作模式。一個(gè)USB下游端口轉(zhuǎn)換成兩個(gè)I/O通道，每個(gè)I/O通道相當(dāng)一個(gè)FT232BM 或FT245BM可以單獨(dú)配置成 UART接口或者FIFO接口。通過對外掛 EEPROI的配置， FT2232C 還提供一系列新的操作模式，如多協(xié)議同步串行機(jī)接口，這是專為同步串 行協(xié)議如JTAG和

9、SPI總線設(shè)計(jì)的。還有同步位寬模式、CPU風(fēng)格的FIFO模式、多 協(xié)議同步串行機(jī)接口模式、MCI主機(jī)總線競爭模式及快速光隔離串行機(jī)接口模式等。 此外，該電路的驅(qū)動(dòng)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(gè)電路可能共享總線。使用FTDI公司提供的虛擬串口( VCP驅(qū)動(dòng)，對外圍接口 的使用就像使用 PC 的標(biāo)準(zhǔn)串口一樣。許多現(xiàn)有軟件經(jīng)過簡單重新配置即哥與虛擬 串口相接，應(yīng)用程序與電路間的通信與PC的COM口通信相同。 電路的特征只需添加簡單配置電路，便可實(shí)現(xiàn)由單電路到雙通道串/并口 的轉(zhuǎn)換；芯片上集成了全部 USE處理協(xié)議，使用時(shí)不需要另外編寫 USB固件程序； 2個(gè)I/O通

10、道(A/B)相互獨(dú)立，可配置成 2個(gè)5V、2個(gè)或一個(gè)5V、一個(gè)的邏輯 I/O接口； UART接口支持7或8位數(shù)據(jù)位，1/2位停止位，奇校驗(yàn)/偶校驗(yàn)/標(biāo)志 位/空位/無奇偶校驗(yàn)；發(fā)送數(shù)據(jù)的速率為3001Mb/s(RS-232)或3Mbs(TTL、 RS-232/RS-485) ; 接口模式和 USB描述字符可在外部 EEPROM3進(jìn)行配置，還可 以在板子上通過 USB對EEPRO進(jìn)行配置；的單電壓工作范圍 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(fā)器單元：提供、到 USB電纜的全速物理接口。一個(gè)微分收發(fā)器和兩個(gè)單獨(dú)的終 結(jié)收發(fā)器提供USB數(shù)據(jù)輸入、SEO及

11、 USB復(fù)位條件檢測。USB DPLL單元：跟蹤輸入 的NRZI USB數(shù)據(jù)，并單獨(dú)恢復(fù)時(shí)鐘及數(shù)據(jù)信號SIE模塊。SIE模塊：執(zhí)行USB數(shù)據(jù) 從串行到并行及并行到串行的轉(zhuǎn)換。USB PE模塊：管理從USB控制端接收的數(shù)據(jù), 負(fù)責(zé)處理USB主控器發(fā)出的低層USB協(xié)議請求和UART/FIFO控制器發(fā)出的控制命令 RXBuffer 和 TX Buffer 分別為 384 字節(jié)的接收緩沖和 128 字節(jié)的發(fā)送緩沖。 應(yīng) 用領(lǐng)域由于集成了兩片第二代 BM的功能，因而FT2232C的應(yīng)用場合十分廣泛。主 要包括USB轉(zhuǎn)換為雙串口 RS-232、USB轉(zhuǎn)換為雙串口 RS-422/RS-485、USB JTA

12、G編 程、USB轉(zhuǎn)換為SPI總線接口、現(xiàn)場可升級的 USB產(chǎn)品和帶USB接 口的交流隔離產(chǎn) 品。 2 FT2232C 的應(yīng)用舉例在實(shí)際應(yīng)用中，由于傳統(tǒng)串口擴(kuò)展方法相對比較繁鎖， 因此可使用該電路來擴(kuò)展串口，實(shí)現(xiàn)時(shí)只需進(jìn)行簡單的外圍電路配置即可得到一個(gè) 由USB轉(zhuǎn)換而來的兩個(gè) COPMPOR具體的配置電路如圖2所示。設(shè)計(jì)是需要注意以 下幾點(diǎn)：首先：FT2232C的USBDP USBDM5個(gè)輸入端的電阻器阻值必須相等，典型 值為27Q，而且必須是1%青度的電阻器，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(gè)電容器的容值也必須相等，典型值為 27pF。 由于設(shè)計(jì)要

13、求是要得到2個(gè)串口，因此外掛的EEPROM可以不接，而直接將 FT2232C的EEDATA端經(jīng)由10kQ的電阻器接到 VCC上。這樣在上電復(fù)位時(shí) FT2232C 不能從外掛的EEPROM中讀取信息，工作在電路的缺省默認(rèn)模式下，即由USB到雙 串口的轉(zhuǎn)換。將得到的2個(gè)串口通過電路的 VCCIOA VCCIOBS行配置，即將VCCIOA 接，VCCIOB接5V,這樣得到的串口 A的工作電壓為，串口 B的工作電壓為5V，可 以分別接和5V的器件。由于 RS232電平一般為-9V+9V，而FT2232C轉(zhuǎn)換得到的2 個(gè)串口通信前需要經(jīng)過 V 或，因此在與 RS232 串口通信前需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。以 SP213EHCAI平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換，F(xiàn)T2232C還可以轉(zhuǎn)換成其他接口，如 RS422 RS485及CPU風(fēng)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(gè) 通道為例進(jìn)行說明 3 結(jié)束語隨著 USB 總線技術(shù)的發(fā)展，接口擴(kuò)展及接口轉(zhuǎn)換是隨時(shí)都可以遇到的 問題。正基于此，F(xiàn)T2232C的應(yīng)用前景日漸看好。應(yīng)用FT2232C可以方便地?cái)U(kuò)展多 個(gè)RS-232接口、RS-422接口、R