USB转RS232接口电路

接口
USB转RS232接口电路
与RS232总线的数据传输速率相比,USB的传输速率更快,因此很多计算机的RS232串行接口都被USB接口所替换,但是很多仪器仪表、控制终端、远程终端等设备的接口还是沿用RS232。为解决两个接口之间的转换,设计了USB到RS232接口转换卡。
1、CH341T简介
CH341T是USB总线转接芯片,其引脚排列如图1所示。当CH341T工作在异步串口模式时,CH341T提供串口发送使能、串口接收就绪等交互式的速率控制信号,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。表1是CH341T芯片各引脚功能说明。
图①
表1
异步串口方式下CH341T芯片的引脚包括:数据传输引脚、硬件速率控制引脚、工作状态引脚、辅助引脚。数据传输引脚包括:TXD 引脚和RXD引脚。串口空闲时TXD和RXD应该为高电平。硬件速率控制引脚包括:TEN#引脚和RDY#引脚。TEN#是串口发送使能,当其为高电平时,CH341T将暂停从串口发送数据,直到TEN#为低电平才继续发送。RDY#引脚是串口接收就绪,当其为高电平时,说明CH341T还未准备好接收,暂时不能接收数据,有可能是芯片正在复位、USB 尚未配置或者已经取消配置、或者串口接收缓冲区已满等。工作状态引脚包括:TNOW引脚和ROV#引脚。TNOW 以高电平指示CH341T正在从串口发送数据,发送完成后为低电平,在半双工串口方式下,TNOW 可以用于指示串口收发切换状态。ROV#以低电平指示CH341T内置的串口接收缓冲区即将或者已经溢出,后面的数据将有可能被丢弃,正常情况下接收缓冲区不会溢出,所以ROV#应该为高电平。
CH341T内置了独立的收发缓冲区,支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据包括1个低电平起始位、5到9个数据位、1或2个高电平停止位,支持奇校验/偶校验/标志校验/空白校验。CH341T支持常用通讯波特率:50、75、100、110、134.5、150、300、600、900、1200、1800、2400、3600、4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、460800、921600、1500000、2000000等。串口发送信号的波特率误差小于0.3%,串口接收信号的允许波特率误差不小于2%。
在计算机端的Windows操作系统下,CH341T的驱动程序能够仿真标准串口,所以绝大部分原串口应
用程序完全兼容,通常不需要作任何修改。除此之外,CH341T还支持以标准的串口通讯方式间接访问CH341T外挂的串行EEPROM存储器。CH341T可以用于升级原串口外围设备,或者通过USB总线为计算机增加额外串口。通过外加电平转换器件,可以进一步提供RS232、RS485、RS422等接口。
2、硬件电路
图②
设计USB转RS232串口的硬件连接图如图2所示。该硬件系统由4部分组成:USB接口、CH341T、MAX232和RS232接口。其中,USB接口用于连接USB主机,在此选用USB总线接口的A型连接头;CH341T用于完成USB接口转RS232接口的所有硬件功能;
MAX232用于完成RS232与TLL/CMOS的电平转换;RS232接口用于连接RS232设备。根据实际需要,选择目前广泛应用的DB9连接器。
USB总线包括一对5V电源线和一对数据信号线。通常,+5V电源线为红;接地线为黑;D+信号线为绿;D-信号线为白。USB总线提供的电源电流最大可以达到500 mA,CH341T芯片可以直接使用USB总线提供的5V电源。C3和C4是高频瓷片电容,C3容量一般为4700pF~0.02μF,用于CH341T内部电源节点的退耦;C4容量为0.1μF,用于外部电源的退耦。晶振X1、电容C1和C2用于时钟振荡电路。X1的频率是12 MHz,C1和C2是容量为15~30 pF的高频瓷片电容。MAX232提供电平转换。
3、电路测试
连接USB-RS232转换卡的计算机,必须安装CH341T的驱动程序CH341SER.EXE,当模块首次连接到计算机的USB端口时,计算机提示到新硬件,按照提示完成驱动程序的安装。安装完驱动程序后,可以通过计算机的USB接口提供仿真串口。在逻辑功能方面,使用方法与普通计算机串口完全相同,支持大多数常用的串口监控及调试工具程序,应用程序可以不做任何修改,可以像存取一个标准的物
理串口一样访问这个虚拟串口,在保持软硬件兼容的前提下,将原串口产品转换为USB接口。
图3就是利用“串口调试助手”软件对转换器进行通讯测试的结

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