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. 2 CP2102/ CP2103 简介 Silicon Laboratories 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 mmx 5 mm MLP-28的封装。 CP2102/CP2103作为USB

2、7RS232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。 USB 功能控制器和收发器 异步串行数据总线(UART)接 口 CP2102/CP2103 UART接口包括TX (发送)和RX(接收)数据信号以及 RTS CTS DSR DTR DCC和 RI 控制信号。UART支持 RTS CTS DSRZDTR和 X-On/X-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CO鵬口编程 设置UART的数据格式和波特率。表 1 为其数据

3、格式和波特率。 内部 EEPROM CP2102/CP2103内部集成有1个EEPROJMB于存储由设备制造商定义的 USB 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 配置数据的定义是可选的。如果 EEPRO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EEPRO是通过USB编程设置的，允许OEM勺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。 Cygnal 提供了一个专门 为CP2

4、102/CP2103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勺写寿命的典型值为 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接口仅用TXA RXD2个引脚信号和地3条线。单片机8031 与RS232接

5、口间的电平驱动采用 Maxim公司的MAX202CR飾采用光电耦合器 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/RXD 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 免通信过程产生干扰，采用光电耦合器隔离，并将RST采用一 只k Q电阻上拉至VDD 当CP2102

6、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(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。单片机通讯程序如下所示。该通讯程序在波特率9 600600调试，通 讯准确可靠。 新的FT2

7、232C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

8、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FT232BMFT245BM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FT245BM可以单独配置成 UART接口或者FIFO接口。通过对外挂 EEPROI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

9、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、MCI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。 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 USE处理协议，使用时不需要另外编写 USB固件程序； 2个I/O通

10、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 EEPROM3进行配置，还可 以在板子上通过 USB对EEPRO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

11、 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 RXBuffer 和 TX Buffer 分别为 384 字节的接收缓冲和 128 字节的发送缓冲。 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 JTA

12、G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 COPMPOR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 USBDM5个输入端的电阻器阻值必须相等，典型 值为27Q，而且必须是1%青度的电阻器，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

13、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10kQ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 VCCIOBS行配置，即将VCCIOA 接，VCCIOB接5V,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 SP213EHCAI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、R