USB转串口芯片介绍

1、p l 2 3 0 3 原 理 应 用 PL2303 符合标准，价格 3RMB.2CP2102 CP2103 简介SiliconLaboratories 公司推出的 USB 接口与 RS232 接口转换器 CP2102 CP2103 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， CP2102 CP2103 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 mm x 5 mmMLP-28 的圭寸装。CP2102 C

2、P2103 作为 USB RS232 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。功能控制器和收发器异步串行数据总线 (UART) 接口CP2102/CP2103UART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

3、 UART 的 数据格式和波特率。表 1为其数据格式和波特率。内部 EEPROMCP2102 / CP2103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 CP2102/CP2103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C

4、P2102/CP2103。Cygnal提供了一个专门为 CP2102 /CP2103的内部EEP-ROM 编程设置工具，同时还提供免费的驱动 WindowsDLL 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 100000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。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 典型应用电路硬件电路设计原设备的 RS232 接

5、口仅用 TXD RXD2 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端需加卩F与卩F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TXD / RXD2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

6、信过程产生干扰，采用光电耦合器隔离，并将RST 采用一只Q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“CP2102USBtoUARTBridgeController(COMx )”的新端口(x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。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。单片机通讯程序如

7、下所示。该通讯程序在波特率9600600调试，通讯准确可靠。新的 FT2232C 型 USBUART/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，FT2232C 型电路的功能

8、特电路较复杂，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 片并用其进行串口扩展。201 FT2232C 介绍电路概览 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-LDLQFP 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 FT245BM ，可以单独配置成 UART 接口或者 FIFO

9、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PC的COM 口通信相同。

10、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个或一个5V、一个的逻辑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EEPROM进行配置；的单电压工作范围简化功能框图 FT2232C 的简化功能框图

11、如图 1 所示，各单元的功能如下： USB 收发器单元：提 供、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。 USBDPLL 单元：跟踪输入的 NRZIUSB 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。 USBPE 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。RXBuffer 和 TXBuffer 分别为 384字节的接收缓冲和 128字节的发送缓冲。

12、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 、 USBJTAG 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 2 所示。设计是需要注意以下几点：首先： FT2232C 的USBDP、US

13、BDM两个输入端的电阻器阻值必须相等，典型值为27 Q,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 Q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 、 VCCIOB进行配置，即将 VCCIOA接，VCCIOB接5V

14、，这样得到的串口 A的工作电压为，串口B的工作电压为5V，可以分别接和 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，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