USB至串口TTL转接设备及Console线 - Milton

时间：2024-02-18 08:57:18

USB至串口TTL转接设备及Console线

常见芯片方案

按价格从高到低排个序

FTDI(英国)的FT232

公认稳定可靠, 传输速率3Mbps, 功能最强, 单芯片内置SPI，TWI，JTAG，GPIO等功能. FT232BM为较早型号, FT232RL等为较新的型号, 有多种封装

  • FT232BM LQFP32封装(四方扁平式密脚)
  • FT232BL LQFP32封装(四方扁平式密脚)
  • FT232RL SSOP28封装(双列密脚)
  • FT232RQ QFN32封装(方形扁平无引脚)

具备以下功能:

  1. 芯片整合了EEPROM，可用于IO的配置以及存储USB VID，PID，序列号和产品描述信息
  2. 芯片整合了电平转换器，使得其I/O口电平支持5V-2.8伏的宽范围
  3. I/O管脚驱动能力强，可驱动多个设备或者较长的数据线
  4. 芯片内部整合了上电复位电路
  5. 芯片能自行产生时钟，无需外挂晶振钟振
  6. 内部集成了电源去耦RC电路
  7. 此芯片符合ROHS标准
  8. FT232支持QFN32封装（FT232RQ），SSOP28封装（FT232RL）

Silicon Laboratories(美国芯科) 的CP2102

集成度高, 外围最少. 稳定性不错, 生产使用较多, 价格仅次于FT232.

内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线UART，支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的USB器件。内置的EEPROM用来定制USB的Vendor ID、Product ID、产品描述、电源描述、设备释放号、设备序列号。特性：

  1. 内含USB收发器
  2. 内含时钟电路
  3. 内含上电复位电路
  4. 片内电压调节可输出3.3V电压
  5. 符合USB2.0规范的要求
  6. SUSPEND引脚支持USB状态挂起
  7. 异步串行数据总线兼容所有握手和调制调节器接口信号
  8. 支持的数据格式为数据位8、停止位1、2和校验位
  9. 内涵512字节接收缓冲器和512字节发送缓冲器
  10. 支持硬件或者X-ON/X-OFF 握手

WCH(南京沁恒)的CH340, CH341

在串口方式下，CH340提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。特点

  1. 全速USB设备接口，兼容USB V2.0。
  2. 仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口。
  3. 计算机端Windows操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。
  4. 硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率50bps～2Mbps。
  5. 支持常用的MODEM联络信号RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。
  6. 通过外加电平转换器件，提供RS232、RS485、RS422等接口。
  7. CH340R芯片支持IrDA规范SIR红外线通讯，支持波特率2400bps到115200bps。
  8. 内置固件，软件兼容CH341，可以直接使用CH341的VCP驱动程序。
  9. 支持5V电源电压和3.3V电源电压甚至3V电源电压。
  10. CH340C/N/K/E及CH340B内置时钟，无需外部晶振，CH340B还内置EEPROM用于配置序列号等。
  11. 提供SOP-16、SOP-8和SSOP-20以及ESSOP-10、MSOP-10无铅封装，兼容RoHS。

国产芯片方案, 波特率高了或者是数据包太长会出现乱码，内部FIFO不够大. CH340T和CH340G, G是T的简化版, T是20引脚，G是16引脚. 然后CH340是CH341的简化版，不支持并口、打印口、IIC，专为串口应用设计. 市面上最常见的是CH340G和CH340E, 前者是最早的版本, 板子上有晶振, 后者是超小封装内置晶振.

Prolific(*旺玖)的PL2303

PL2303具有多个历史版本，早期的版本是PL2303HX, 近年有PL2303HXA、PL2303HXC、PL2303HXD（D版本）、PL2303SA, D版本不需要外接晶振.
PL2303是普及率最高的一种线，HX版本能稳定到4Mbps. 在Linux下很稳定. Win7和Linux下都能自动识别安装. 但是在Win10上会被判断为不再支持的硬件, 需要安装更早版本的驱动才能正常使用.

USB转TTL模块成品

CH340模块成品一

这是最常见的一种CH340模块了, 芯片为CH340G, PCB板上无3.3V/5V切换, 靠引出脚的短路帽进行切换.

关于如何用短路帽切换电压, 可以看下一张图的说明. 这6个pin中, 如果无短路帽, VCC是悬空的, 短路5V就是将5V加到VCC, 短路3V3就是将3.3V加到VCC.
加在VCC上的电压决定了TTL电平的电压. CH340G的pin 4的3V3输出并未使用, 通过一个电容接地.

CH340模块成品二

俗称土豪金的另一种成品板, 使用的依然是CH340G, 这个板子的好处在于, 通过短路帽切换TTL电平电压后, 可以*选择输出5V电压或者3.3V电压. 在输出脚上的短路帽是用于将rx和tx连成回路作测试用的

CH340模块成品三

也称为土豪金, 但是使用的是CH340E, 不再需要外置晶振, 功能和前一种是一样的

PL2303模块成品一

这是PL2303最常见的一种模块, 不带电压切换.

Console线的连线

RJ45到DB9(RS232)

对于下面图示的说明:

  • RJ45公头, 就是一个超五类或六类网线头, Pin 1 就是当你看着它, 线材远离你&头朝你&簧片朝上时, 最左边的那个pin.
  • DB9母头俗称COM口, 当你看着它, 线材远离你&头朝你&一行5个孔在上方时, Pin 1 就是右上角的孔, Pin 6 就是右下角的孔.
  • 大多数情况只需要3条线就能使其工作: RD, TD 和 GND, 这三条关键的线由硬件控制, 其他所有的线只是让软件控制数据.

DB9的pin定义

1  CD or DCD  Data Carrier Detect  
2  RD or RxD  Received Data  
3  TD or TxD  Transmit Data  
4  DTR        Data Terminal Ready 
5  GND or SG  Signal Ground  
6  DSR        Data Set Ready  
7  RTS        Request To Send  
8  CTS        Clear To Send  
9  RI         Ring Indicator

RJ45和DB9的接线关系

   RJ－45　　　　　　  DB9（DB9内接线）
　　1 RTS  　　　　　  8 CTS Clear To Send
　　2 DTR    　　　　　6 DSR Data Set Ready
　　3 TxD    　　　　　2 RxD Received Data
　　4 GND    　　　　　5 GND Ground  
　　5 GND    　　　　　5 GND Ground  
　　6 RxD    　　　　　3 TxD Transmit Data
　　7 DSR    　　　　　4 DTR Data Terminal Ready
　　8 CTS    　　　　　7 RTS Request To Send

更直观一点的图

参考

https://www.tronicore.com/downloads/support/db9_rj45_assembeling_guide.pdf