基于PL2303的串口轉USB口串行通信設計

引言

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，單片機的應用已經(jīng)滲入到了生產(chǎn)、生活的方方面面，其應用范圍越來(lái)越廣泛，應用前景越來(lái)越好?；趩纹瑱C的開(kāi)發(fā)應用在目前創(chuàng )新技術(shù)發(fā)展中一支獨秀，非常受廣大科技愛(ài)好者、在校大學(xué)生以及科技開(kāi)發(fā)工作者的青睞。多功能、超強型的單片機在市場(chǎng)上也層出不窮，為單片機的開(kāi)發(fā)應用提供了很好的基礎。目前，在單片機的應用系統設計中，USB接口的使用越來(lái)越多，簡(jiǎn)化了單片機系統與外部系統進(jìn)行信息交換的接口電路，提高了信息交換的可靠性及交換速度。目前市場(chǎng)上提供的各類(lèi)型單片機品種中，有些型號的單片機在其內部集成有USB接口部件，但大部分的單片機不含有USB接口電路。對芯片內部不含有USB串行接口的單片機，進(jìn)行USB接口設計時(shí)，要通過(guò)外圍接口芯片來(lái)實(shí)現USB串行接口，這樣的接口芯片，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有很多種了。本文僅就采用單片機本身的串口通過(guò)外圍芯片PL2303來(lái)實(shí)現串口轉USB接口進(jìn)行介紹。

1 USB接口的實(shí)現

USB(Universal Serial Bus)是一種通用的串行總線(xiàn)技術(shù)，它是通過(guò)PCI總線(xiàn)和PC的內部系統數據線(xiàn)連接，實(shí)現數據的傳送，具有即插即用功能，支持熱插拔，兩個(gè)通信設備之間線(xiàn)纜長(cháng)度可達5 m。

USB接口線(xiàn)有4條，其中兩條為電源線(xiàn)和地線(xiàn)(Vbus與GND)，另外兩條是以差分形式傳遞信息的信號線(xiàn)(D+和D-)，從而實(shí)現主機系統與USB設備之間的數據通信。含有USB接口的主機與含有USB接口的設備之間通信數據流的示意圖如圖1所示。

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USB總線(xiàn)技術(shù)是基于分組交換方式的總線(xiàn)通信。它首先把數據分成若干塊，然后在每塊數據前添加上同步信號、包標識，后面再添加上CRC校驗碼，形成USB數據包。USB通信總線(xiàn)使用差分輸出驅動(dòng)器來(lái)控制數據信號在USB電纜上的傳送，即通過(guò)控制D+和D-線(xiàn)從空閑狀態(tài)到相反的邏輯電平，實(shí)現原端口的數據包發(fā)送，數據包發(fā)送完以后，信號線(xiàn)(D+)和(D-)上的輸出驅動(dòng)器均處于高阻狀態(tài)。

2 單片機串口轉USB接口的電路

無(wú)論哪一款的單片機，其芯片上都有串行通信引腳TXD和RXD，利用這兩個(gè)引腳，通過(guò)某種接口芯片來(lái)實(shí)現串口轉USB口的電路。本文采用Prolific公司推出的串口轉USB接口的轉換芯片PL2303來(lái)實(shí)現單片機的串口轉USB接口的電路。接口電路的設計如圖2所示。

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在圖2中，PL2303的TXD引腳和RXD引腳分別與單片機的P3.0(RXD)引腳和P3.1(TXD)引腳相連，這樣就完成了單片機的串口與USB口的轉換。單片機從串口發(fā)送出去的數據信息通過(guò)PL2303芯片轉換為USB數據流，再通過(guò)USB口的連接器傳送給主機設備?？梢钥闯鯬L2303與單片機的連接非常簡(jiǎn)單，只需兩根信號線(xiàn)就可以。

3 單片機串口軟件設計

串口轉USB口串行通信方式采用異步半雙工通信方式，即通信雙方發(fā)送和接收信息是分時(shí)段交替進(jìn)行的，雙方不能同時(shí)進(jìn)行收發(fā)操作。通信的數據格式為每幀10位，其中1位起始位，8位數據位，1位停止位。一幀數據的格式如圖3所示。數據的發(fā)送是低位在先，高位在后。

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