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概述

USB轉串口晶元CP2102/CP2103應用電路介紹USB轉串口晶元CP2102/CP2103應用電路介紹  SiliconLaboratories公司推出的USB介面與RS232介面轉換器CP21……
USB轉串口晶元CP2102/CP2103應用電路介紹
USB轉串口晶元CP2102/CP2103應用電路介紹

  
Silicon Laboratories公司推出的USB介面與RS232介面轉換器CP2102/CP2103是一款高度集成的USB-UART橋接器,提供一個使用最小化元件和PCB空間來實現RS232轉換USB的簡便解決方案。如圖1所示,CP2102/CP2103包含了一個USB功能控制器、USB收發器、振蕩器和帶有全部數據機控制信號的非同步串列數據匯流排(UART),採用5 mm×5 mm MLP-28的封裝。 

  

  CP2102/CP2103作為USB/RS232雙向轉換器,一方面可以從豐機接收USB數據並將其轉換為RS232信息流格式發送給外設;另一方面可從RS232外設接收數據轉換為USB數據格式傳送至主機,其中包括控制和握手信號。

 




  2.1 USB功能控制器和收發器 

  

  2.2 非同步串列數據匯流排(UART)介面

  CP2102/CP2103 UART介面包括TX (發送)和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。

  通過編程設置UART,支持各種數據格式和波特率。在PC機的COM埠編程設置UART的數據格式和波特率。表1為其數據格式和波特率。 

  

  2.3 內部EEPROM

  CP2102/CP2103內部集成有1個EEPROM,用於存儲由設備製造商定義的USB供應商ID、產品ID、產品說明、電源參數、器件版本號和器件序列號等信息。USB配置數據的定義是可選的。如果EEPROM沒有被OEM的數據佔用,則採用表1所示的默認配置數據。注意,對於可能使用多個基於CP2102/CP2103連接到同一PC機的OEM應用來說,則需要專用的序列號。

  內部EEPROM是通過USB編程設置的,允許OEM的USB配置數據和序列號可以在出廠和測試時直接寫入系統板上的CP2102/CP2103。Cygnal提供了一個專門為CP2102/CP2103的內部EEP-ROM編程設置工具,同時還提供免費的驅動Windows DLL格式的程序庫。這個程序庫可將。EEP-ROM編程步驟集成到OEM在製造中進行流水線式測試和序列號的管理的自定義軟體中。EEP-ROM的寫壽命的典型值為100 000次,數據保持時間為100年。為了防止更改USB描述符,應將其鎖定。

  2.4 其他功能

  CP2103除上述功能外也可實現RS485介面與USB介面轉換功能,CP2103支持4個可按照控制信息定義的GPIO引腳。

  3 典型應用電路

  3.1 硬體電路設計

  原設備的RS232介面僅用TXD/RXD 2個引腳信號和地3條線。單片機8031與RS232介面間的電平驅動採用Maxim公司的MAX202CPE,而採用光電耦合器6N137實現隔離。

  採用CP2102改造的介面應用電路如圖2所示。該電路已通過制板和軟硬體調試,完全可靠。串口擴展,儀需2~3隻外部去耦電容器,REGIN端需加0.1μF與1.0μF並聯的去耦電容。CP2102的供電電源由計算機的USB介面提供,再連接3隻保護管以便於使用。該電路僅使用CP2102的UART匯流排上TXD/RXD 2個引腳,其餘懸空。單片機可直接識別CP2102的UART匯流排上信號,為確保數據收發的穩定性,避免通信過程產生干擾,採用光電耦合器隔離,並將RST採用一隻4.7 kΩ電阻上拉至VDD。 

  

  當CP2102轉換器與主機連接后,必須根據操作系統選擇相對應的虛擬串列口驅動程序。不必修改設備的應用程序,就像存取一個標準的物理串口一樣訪問該虛擬串口,埠設備會產生“CP2102 USB to UART Bridge Controller(COM×)”的新埠(×隨計算機的配置而異),此時說明驅動程序安裝成功。實質上,所有針對虛擬串口的數據通信都足以USB匯流排傳輸實現的,但在設備上,收發則是RS232數據。

  3.2 軟體設計

  計算機採用C語言的通訊控制函數,按串列口方式設置,以實現介面通訊軟體設計。單片機通訊程序如下所示。該通訊程序在波特率9 600~600調試,通訊準確可靠。

CP2102參考價格是8RMB.USB2.0標準。外圍電路為零,也就是說不用外圍電路。這點最好。



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