1、常用 USB转串口芯片介绍串口, 芯片, USBPL2303符合 USB1.1标准，价格 3RMB.2 CP2102CP2103 简介Silicon Laboratories 公司推出的 USB接口与 RS232接口转换器CP2102CP2103 是一款高度集成的 USB-UART桥接器，提供一个使用最小化元件和 PCB空间来实现 RS232转换 USB的简便解决方案。如图 1所示，CP2102CP2103 包含了一个 USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART)，采用 5 mm5 mm MLP-28的封装。 CP2102CP2103 作为
2、 USBRS232 双向转换器，一方面可以从丰机接收 USB数据并将其转换为 RS232信息流格式发送给外设；另一方面可从RS232外设接收数据转换为 USB数据格式传送至主机，其中包括控制和握手信号。2.1 USB 功能控制器和收发器 2.2 异步串行数据总线(UART)接口CP2102CP2103 UART 接口包括 TX (发送)和 RX(接收)数据信号以及RTS、CTS、DSR、DTR、DCD 和 RI控制信号。UART 支持RTSCTS、DSRDTR 和 X-OnX-Off 握手。通过编程设置 UART，支持各种数据格式和波特率。在 PC机的 COM端口编程设置 UART的数据格式和
3、波特率。表 1为其数据格式和波特率。 2.3 内部 EEPROMCP2102CP2103 内部集成有 1个 EEPROM，用于存储由设备制造商定义的 USB供应商 ID、产品 ID、产品说明、电源参数、器件版本号和器件序列号等信息。USB 配置数据的定义是可选的。如果 EEPROM没有被 OEM的数据占用，则采用表 1所示的默认配置数据。注意，对于可能使用多个基于 CP2102CP2103 连接到同一 PC机的 OEM应用来说，则需要专用的序列号。内部 EEPROM是通过 USB编程设置的，允许 OEM的 USB配置数据和序列号可以在出厂和测试时直接写入系统板上的 CP2102CP2103。C
4、ygnal提供了一个专门为 CP2102CP2103 的内部 EEP-ROM编程设置工具，同时还提供免费的驱动 Windows DLL格式的程序库。这个程序库可将。EEP-ROM编程步骤集成到 OEM在制造中进行流水线式测试和序列号的管理的自定义软件中。EEP-ROM 的写寿命的典型值为 100 000次，数据保持时间为100年。为了防止更改 USB描述符，应将其锁定。2.4 其他功能CP2103 除上述功能外也可实现 RS485接口与 USB接口转换功能，CP2103支持 4个可按照控制信息定义的 GPIO引脚。3 典型应用电路3.1 硬件电路设计原设备的 RS232接口仅用 TXDRXD
5、2 个引脚信号和地 3条线。单片机 8031与 RS232接口间的电平驱动采用 Maxim公司的 MAX202CPE，而采用光电耦合器 6N137实现隔离。采用 CP2102改造的接口应用电路如图 2所示。该电路已通过制板和软硬件调试，完全可靠。串口扩展，仪需 23 只外部去耦电容器，REGIN端需加 0.1F 与 1.0F 并联的去耦电容。CP2102 的供电电源由计算机的 USB接口提供，再连接 3只保护管以便于使用。该电路仅使用CP2102的 UART总线上 TXDRXD 2 个引脚，其余悬空。单片机可直接识别 CP2102的 UART总线上信号，为确保数据收发的稳定性，避免通信过程产生
6、干扰，采用光电耦合器隔离，并将 RST采用一只 4.7 k 电阻上拉至 VDD。 当 CP2102转换器与主机连接后，必须根据操作系统选择相对应的虚拟串行口驱动程序。不必修改设备的应用程序，就像存取一个标准的物理串口一样访问该虚拟串口，端口设备会产生“CP2102 USB to UART Bridge Controller(COM)”的新端口(随计算机的配置而异)，此时说明驱动程序安装成功。实质上，所有针对虚拟串口的数据通信都足以USB总线传输实现的，但在设备上，收发则是 RS232数据。3.2 软件设计计算机采用 C语言的通讯控制函数，按串行口方式设置，以实现接口通讯软件设计。单片机通讯程序
7、如下所示。该通讯程序在波特率 9 600600 调试，通讯准确可靠。CP2102参考价格是 8RMB.USB2.0标准。外围电路为零，也就是说不用外围电路。这点最好。新的 FT2232C型 USB UART/FIFO电路的特征及应用摘要：FT2232C 是一款 USB到 UART/FIFO转换电路。文中介绍 FT2232C的特性、工作原理及应用领域，给出该电路在各种不同场合的典型应用电路。 关键词：通用串行总线；通用异步收发模式/先进先出；FT2232C引言在进行室外信息采集时，需要定位和通信，还需要由传感器进行各种信息的采集，因而需要多个串口。串口扩展已成为系统开发中经常遇到的问题。一般的解
8、决方案是有用串口扩展电路来增加串口。但这种方法采用的电路较多，电路较复杂，且串口连接的设备在使用时插拔很不方便。本文介绍一种新的 FT2232C型电路的功能特片并用其进行串口扩展。1 FT2232C介绍1.1 电路概览FT2232C是一款 USB到 UART/FIFO的转换电路，是 FTDI公司继第二代FT232BM、FT245BM 之后的第三代产品，集成了两片 BM芯片的功能。电路要用 48-LD LQFP封装。FT2232C具有两个多用途的 UART/FIFO控制器，可分别配置成不同的工作模式。一个 USB下游端口转换成两个 I/O通道，每个 I/O通道相当一个 FT232BM或 FT24
9、5BM，可以单独配置成 UART接口或者 FIFO接口。通过对外挂 EEPROM的配置，FT2232C 还提供一系列新的操作模式，如多协议同步串行机接口，这是专为同步串行协议如 JTAG和 SPI总线设计的。还有同步位宽模式、CPU 风格的 FIFO模式、多协议同步串行机接口模式、MCU 主机总线竞争模式及快速光隔离串行机接口模式等。此外，该电路的驱动能力有很大提高，能够输出较之通常电路 3倍的功率，这使得多个电路可能共享总线。使用 FTDI公司提供的虚拟串口（VCP）驱动，对外围接口的使用就像使用 PC的标准串口一样。许多现有软件经过简单重新配置即哥与虚拟串口相接，应用程序与电路间的通信与
10、PC的 COM口通信相同。1.2 电路的特征只需添加简单配置电路，便可实现由单电路到双通道串/并口的转换；芯片上集成了全部 USB处理协议，使用时不需要另外编写 USB固件程序；2 个 I/O通道（A/B）相互独立，可配置成 2个 5V、2 个 3.3V或一个 5V、一个 3.3V的逻辑 I/O接口；UART 接口支持 7或 8位数据位，1/2 位停止位，奇校验/偶校验/标志位/空位/无奇偶校验；发送数据的速率为 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 EEPROM中进行配置，还可以在板子上通过 USB对 EEPR
11、OM进行配置；4.35V5.25V 的单电压工作范围。1.3 简化功能框图FT2232C的简化功能框图如图 1所示，各单元的功能如下：USB收发器单元：提供 USB1.1、USB2.0 到 USB电缆的全速物理接口。一个微分收发器和两个单独的终结收发器提供 USB数据输入、SEO 及USB复位条件检测。USB DPLL单元：跟踪输入的 NRZI USB数据，并单独恢复时钟及数据信号 SIE模块。SIE模块：执行 USB数据从串行到并行及并行到串行的转换。USB PE模块：管理从 USB控制端接收的数据，负责处理 USB主控器发出的低层 USB协议请求和 UART/FIFO控制器发出的控制命令。
12、RX Buffer和 TX Buffer分别为 384字节的接收缓冲和 128字节的发送缓冲。1.4 应用领域由于集成了两片第二代 BM的功能，因而 FT2232C的应用场合十分广泛。主要包括 USB转换为双串口 RS-232、USB 转换为双串口 RS-422/RS-485、USB JTAG 编程、USB 转换为 SPI总线接口、现场可升级的 USB产品和带 USB接口的交流隔离产品。2 FT2232C的应用举例在实际应用中，由于传统串口扩展方法相对比较繁锁，因此可使用该电路来扩展串口，实现时只需进行简单的外围电路配置即可得到一个由 USB转换而来的两个 COPMPORT。具体的配置电路如图
13、 2所示。设计是需要注意以下几点：首先：FT2232C 的 USBDP、USBDM 两个输入端的电阻器阻值必须相等，典型值为 27，而且必须是 1%精度的电阻器，否则容易造成输入阻抗不匹配而使电路无法正常工作。其次：该电路晶振两端的 2个电容器的容值也必须相等，典型值为 27pF。由于设计要求是要得到 2个串口，因此外挂的 EEPROM可以不接，而直接将 FT2232C的 EEDATA端经由 10k 的电阻器接到 VCC上。这样在上电复位时 FT2232C不能从外挂的 EEPROM中读取信息，工作在电路的缺省默认模式下，即由 USB到双串口的转换。将得到的 2个串口通过电路的 VCCIOA、V
14、CCIOB 进行配置，即将VCCIOA接 3.3V，VCCIOB 接 5V，这样得到的串口 A的工作电压为3.3V，串口 B的工作电压为 5V，可以分别接 3.3V和 5V的器件。由于 RS232电平一般为-9V+9V，而 FT2232C转换得到的 2个串口通信前需要经过 V或 3.3V，因此在与 RS232串口通信前需要经过电平转换。以 SP213EHCA电平转换电路为例，具体电路如图 3所示。除了常用的 USB到 RS-232串口的转换，FT2232C 还可以转换成其他接口，如 RS422、RS485 及 CPU风格的 FIFO等。其具体的电路分别如图4、图 5、图 6所示。为方便起见，各图中仍仅以一个通道为例进行说明。3 结束语随着 USB总线技术的发展，接口扩展及接口转换是随时都可以遇到的问题。正基于此，FT2232C 的应用前景日渐看好。应用 FT2232C可以方便地扩展多个 RS-232接口、RS-422 接口、RS-485 接口，还可以将USB接口转换为 SPI总线接口。USB 扩展或转换其他接口的方案不仅经
