USB-RS to 232轉換卡的設計與實(shí)現
加入技術(shù)交流群
2．1 協(xié)議轉換模塊的設計
根據原理框圖，選擇恰當的協(xié)議轉換模塊是設計該卡的關(guān)鍵。設計轉換卡的方法有好幾種：一種方法是采用通用的USB控制器，利用其內置的通用異步收發(fā)器(UART)在USB與RS 232之間進(jìn)行信號轉換，例如EZ-USB，PIC16C745，CY7C63001等，若沒(méi)有內置UART，也可以利用通用I／O接口模擬RS 232的收發(fā)過(guò)程；另外還可以采用單獨的USB接口收發(fā)器芯片，如ISP1581，PDI-USBD11／12等，但這種方法需要另配微控制器才能工作；第三種就是采用專(zhuān)用的USB與RS 232轉換芯片，如CH341芯片，這種芯片的優(yōu)點(diǎn)是數據接收和發(fā)送的協(xié)議轉換工作全部由芯片獨立完成，無(wú)需干預，也不用編寫(xiě)芯片的固件。本文采用CH341的簡(jiǎn)裝版CH341T來(lái)設計USB-RS 232轉換卡。圖2是一個(gè)利用CH341T和MAX232進(jìn)行USB接口設計的硬件框圖。如圖所示，該硬件系統由4部分組成：USB接口、CH341T、MAX232和RS 232接口。其中，USB接口用于連接USB主機，在此選用USB總線(xiàn)接口的A型連接頭；CH341T用于完成USB接口轉RS 232接口的所有硬件功能；MAX232用于完成RS 232與TLL／CMOS的電平轉換；RS 232接口用于連接RS 232設備。根據實(shí)際需要，選擇目前廣泛應用的DB9連接器。
2．2 硬件電路設計
設計USB轉RS 232串口的硬件連接圖如圖3所示。USB總線(xiàn)包括一對5 V電源線(xiàn)和一對數據信號線(xiàn)。通常，+5 V電源線(xiàn)為紅色；接地線(xiàn)為黑色；D+信號線(xiàn)為綠色；D-信號線(xiàn)為白色。USB總線(xiàn)提供的電源電流最大可以達到500 mA，CH341T芯片可以直接使用USB總線(xiàn)提供的5 V電源。C3和C4是高頻瓷片電容，C3容量一般為4 700 pF～0．02 μF，用于CH341T內部電源節點(diǎn)的退耦；G容量為0．1μF，用于外部電源的退耦。晶振X1、電容C1和C2用于時(shí)鐘振蕩電路。X1的頻率是12 MHz，C1和C2是容量為15～30 pF的高頻瓷片電容。MAX232提供電平轉換。
2．3 驅動(dòng)程序
連接USB-RS 232轉換卡的計算機，必須安裝CH341T的驅動(dòng)程序CH341SER．EXE，當模塊首次連接到計算機的USB端口時(shí)，計算機提示找到新硬件，按照提示完成驅動(dòng)程序的安裝。
安裝完驅動(dòng)程序后，可以通過(guò)計算機的USB接口提供仿真串口。在邏輯功能方面，使用方法與普通計算機串口完全相同，支持大多數常用的串口監控及調試工具程序，應用程序可以不做任何修改，可以像存取一個(gè)標準的物理串口一樣訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)虛擬串口，在保持軟硬件兼容的前提下，將原串口產(chǎn)品轉換為USB接口。
3 板卡性能測試方法及其結果
3．1 設備驅動(dòng)層通信功能測試
USB-RS 232轉換卡的性能需要借助可靠的工具來(lái)進(jìn)行測試。利用CH341芯片制造商提供的USB測試程序進(jìn)行調試，點(diǎn)擊搜索CH341串口，出現CH341的串口號為“COM3”的字樣(因為目前電腦上已經(jīng)有兩個(gè)串口)，這說(shuō)明USB-RS 232設備已經(jīng)成功連接到計算機上。
評論