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TTL轉USB的CP2102芯片

TTL轉USB的CP2102芯片

分類:
行業新聞
作者:
2019/07/18 11:57
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【摘要】:
CP2101的升級產品CP2102是美國Silicon公司生產的高集成度USB轉UART專用芯片。它用最簡單的外部電路、最少的外部器件和最小的電路板面積實現USB2.0到UART的轉換。?  CP2102集成度高,內置USB2.0全速功能控制器、USB收發器、晶體振蕩器、EEPROM及異步串行數據總線(UART),支持調制解調器全功能信號,無需任何外部的USB器件。功能強大,采用MLP-28封裝,

       CP2101的升級產品CP2102是美國Silicon公司生產的高集成度USB轉UART專用芯片。它用最簡單的外部電路、最少的外部器件和最小的電路板面積實現USB2.0到UART的轉換。

 

       CP2102集成度高,內置USB2.0全速功能控制器、USB收發器、晶體振蕩器、EEPROM及異步串行數據總線(UART),支持調制解調器全功能信號,無需任何外部的USB器件。功能強大,采用MLP-28封裝,尺寸僅為5mm×5mm,占用空間非常小。

 

       與其他USB-UART轉接電路的工作原理類似,CP2101通過驅動程序將PC的USB口虛擬成COM口以達到擴展的目的。虛擬COM口(VCP)的器件驅動程序允許一個基于CP2101的器件以PC應用軟件的形式作為一個增加的COM口獨立于任何現有的硬件。COM口使用運行在PC上的應用軟件以訪問一個標準硬件COM口的方式訪問基于CP2101的器件,PC與CP2101間的數據傳輸是通過USB完成的,因此,無需修改現有的軟件和硬件就可以通過USB向基于CP2101的器件傳輸數據。

 

       CP2101的體積雖小但功能非常強大,其主要特性如下:

 

·內含USB收發器,無需外接電路器;

·內含時鐘電路,無需外接振蕩器;

·其內部512字節的EEPROM可用于存儲產品生產商的ID、產品的ID序列號、電源參數、器件版本號和產品說明;

·內含上電復位電路;

·片內電壓調節可輸出3.3V電壓;

·符合USB2.0規范的要求(12Mb/s);

·SUSPEND引腳支持USB狀態掛起;

·異步串行數據總線(UART)兼容所有握手和調制解調器接口信號;

·支持的數據格式為數據位8、停止位1、2和校驗位(包括奇校驗、偶校驗和無校驗);

·波特率范圍為300b/s~921.6kb/s;

·內含512字節接收緩沖器和512字節發送緩沖器;

·支持硬件或X-On/X-Off握手;

·支持事件狀態。

 

       此外,通過廠商及銷售商免費提供的、適用于Windows(含Windows CE)、Linux、Mac OS-X等多個操作系統的驅動程序,可省去CP2101系列器件二次開發的投入。這樣,在一般情況下,焊接完畢并安裝好驅動程序即可使用。

 

2 工作原理

 

       CP2101的內部結構及外部基本連接電路如圖1所示。由圖1可見,用CP2101進行串口擴展所需的外部器件非常少,僅需3只去耦電容器即可,使用起來非常方便。

 

2.1 USB功能控制器和收發器

       CP2101中的USB功能控制器是一個符合USB2.0的全速電路,帶有收發器和相應的片內上拉電阻器。USB功能控制器管理USB與UART間的所有數據傳輸,以及由USB主控制器發出的請求命令和用于控制UART功能的命令。通過USB掛起和恢復信號可支持CP2101及外部電路的電源管理。當在總線上檢測到掛起信號時,CP2101將進入掛起模式。在進入掛起模式時,CP2101會發出SUSPEND和SUSPEND信號,同時,在CP2101復位后,CP2101也會發出該信號直到USB要求的器件配置完成。CP2101的掛起模式會在下述任何一種情況出現時被取消:

(1)檢測到繼續信號或產生繼續信號時;

(2)檢測到一個USB復位信號;

(3)器件復位。

在退出掛起模式時SUSPEND和SUSPEND信號被取消。

需要注意的是SUSPEND和SUSPEND和CP2101復位期間會暫時處于高電平,如果要避免這種情況,可以使用一個大的下拉電阻器(10kΩ)來確保SUSPEND在復位期間處于低電平。

 

2.3 異步串行數據總線(UART)接口

       CP2101的UART接口包括TX發送、RX接收數據信號,以及RTS、CTS、DSR、DTR、DCD和RI控制信號。UART支持RTS/CTS、DSR/DTR和X-On/X-Off握手,還可以通過編程使UART支持各種數據格式和波特率。UART的數據格式和波特率編程可在PC上進行。表1所列是CP2101串行總線的數據格式和波特率。

 

表1 CP2101串行總線的數據格式和波特率

數據位 8

停止位 1

校驗位 無校驗、奇校驗、偶校驗

波特率 300,600,1200,1800,2400,4800,7200,9600,14400,19200,28800,38400,56000,57600,115200,128000,230400,460800,921600

 

       這里還需注意的是,CP2101異步串行數據總線的數據位和停止位是固定的,也就是說,在實際使用中可以通過軟件改變校驗位和波特率,但是,改變數據位和停止位會在通訊中出現異?,F象。

 

2.3 內部EEPROM

       CP2101內部集成了一個EEPROM,可用于存儲由設備原始制造商定義的USB供應商的ID、產品的ID說明、電源參數、器件版本號和器件序列號等信號。USB配置數據的定義是可選的。如果EEPROM沒有被OEM的數據占用,則采用默認方式配置數據。注意,盡管如此,對于可能使用多個基于CP2101的器件連接到同一個PC的OEM應用來說,它們需要一個專一的序列號。

 

       內部EEPROM可通過USB進行編程,以便OEM的USB配置數據和序列號可以在制造和測試時直接寫入到系統上的CP2101中。Silicon公司提供一種專門為CP2101內部EEPROM進行編程的工具,同時還提供一個Windows DLL格式的程序庫。該程序庫可在制造過程中將EEPROM編程步驟集成到OEM中,以便用自定義軟件進行流水線式測試和序列號的管理。EEPROM的寫壽命典型值為100,000次,數據保持時間為100年。

 

3 應用實例

       CP2101的實際應用參考電路如圖2所示。該電路經過制板和調試,證明是完全可行的。

 

(1)以上電路支持全功能串行通信應用。為了確保數據收發的穩定性,避免通信過程中的干擾,還可以在USB接口端添加濾波電路。

(2)電路中采用的多通道RS-232收發器是Maxim公司的MAX241系列或MAX223等系列電路(詳情請參看MAXIM公司RS-232收發器數據手冊),該系列支持在掛起狀態(當CP2101進入掛起狀態時,SUSPEND引腳變為高電平,從而使RS-232收發器亦進入掛起狀態),保持接收外界數據有效。在 在使用電路時,需要注意EN引腳及SHDN引腳的正確連接。

 

       在很多簡單的串行通信中,僅使用TXD/RXD二個引腳的信號,在這種情況下可以使用通道數更少,封超更小的RS-232收發器。

 

(3)CP2101的底部有大片金屬,在芯片內部接地。因此在制板時一定要保證沒有非接地通孔在CP2101的中間通過,或者保證通孔不與其發生短路。為了保證電路工作的可靠性,建議不要在CP2101焊接面板層的中間部分進行布線。

 

(4)CP2101的UART總線上的信號能夠被單片機等直接識別,因此應根據具體應用要求決定是否需要進行電平轉換。

 

       這是我們采用最新集成電路CP2102開發的TTL轉USB模塊,客戶可以查看CP2101.PDF中文文檔,整個模塊體積非常小巧。

 

 

軟件安裝:

 

       執行G:\USB Driver\WinXP_2000\USB_CP2102_XP_2000.exe進入安裝,驅動安裝完成后,將TTL轉USB模塊的USB插頭插入電腦USB接口。

 

       右鍵點擊“我的電腦”=》屬性=》硬件=》設備管理器=》端口 看下圖中是否出現紅色箭頭所指的CP2101虛擬的COM3。右鍵點擊屬性。

 

 

 

 

 

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