Převodník USB-UART na CH340G: úprava na RS232TTL, testování, porovnání. Com adaptér

Téměř všechny mikrokontroléry mají na desce sériový port - UART... Funguje podle standardního sériového protokolu, což znamená, že jej lze snadno připojit k počítači KOM přístav. Ale je tu jeden problém - faktem je, že RS232 bere logické úrovně +/- 12 volty a UART pracuje na úrovních pěti voltů. Jak je kombinovat? K tomu existuje několik možností pro obvody převodníků úrovní, ale nejoblíbenější je stále na speciálním převaděči RS232-TTL... Toto je mikroobvod MAX232 a jeho analogy.
Téměř každá společnost vyrábí vlastní převaděče, takže sem se vejde a ST232a ADM232a HIN232... Obvod je jednoduchý jako tři kopecky - vstup, výstup, napájení a páskování pěti kondenzátorů. Kondenzátory jsou obvykle nainstalovány 1 uF elektrolyty, ale v některých modifikacích 0,1 μF keramika. Pájel jsem všude 0,1 μF keramika a obvykle to stačilo. :) Funguje jako hodiny. Pokud selže při vysokých rychlostech, bude nutné zvýšit kapacitu.

Mimochodem, existuje také MAX3232 je to stejné, ale výstup není 5V TTL, ale 3,3V TTL. Používá se pro nízkonapěťové regulátory.

Vyrobil jsem si jednu takovou univerzální šňůru, aby bylo pohodlné držet se ovladačů UART... Pro celkovou kompaktnost byl celý obvod tlačen přímo do konektoru, protože jsem to měl ST232 v soic sboru. Ukázalo se, že šátek není nic jiného než rubl mince. Jelikož po ruce nebyly malé SMD kondenzátory, musel jsem pájet vodiče shora, kdo jakým způsobem. Hlavní věc funguje, i když to nedopadlo moc pěkně.

Pokud pochybujete o tom, že získáte tak malou instalaci, vložil jsem desku do standardního pouzdra PDIP. Bude to velikost krabičky od zápalky, ale nemusíte ji brousit.

Po sestavení je kontrola jednoduchá:
Zapojuje se do konektoru KOMpřístav. Poskytuje obvodu 5 voltů energie a poté se zavřete Rx na Tx (Mám zelené a žluté vodiče).

Pak však otevřete libovolný terminál Hyper Terminal, lpíte na portu a začnete odesílat bajty, měly by být okamžitě vráceny. Pokud se tak nestane, zkontrolujte obvod, kde je sloupek.

Pokud to funguje, pak je vše jednoduché. Drát, který vede od nohy 9 mikroobvodu MAX232 tohle je vysílací výstup, postavte ho na nohy RxD ovladač. A ten s nohou 10 - příjem, směle ho přivedl k závěru TxD ovladač.

Při vývoji různých druhů elektronických zařízení pomocí mikrokontrolérů je velmi užitečné je připojit k osobnímu počítači přes sériový port. To však nelze provést přímo, protože podle standardu RS-232 se signál přenáší na úrovních -3 ..- 15 V (logicky<1>) a +3 .. + 15V (logické<0>). Pro převod úrovní RS-232 na standardní logické úrovně TTL se obvykle používají speciální převodní čipy. Nemá však vždy smysl dávat do obvodu navrženého zařízení převodník úrovní, protože se často stává, že komunikace s počítačem je nutná až ve fázi výroby a ladění zařízení, a pro finální produkt to není potřeba. Logickým východiskem v této situaci je výroba samostatného převodníku úrovně RS-232 na TTL, jehož schéma jedné z možných variant je uvedeno níže:

Základem navrhovaného převodníku je široce používaný mikroobvod převodníku úrovně MAX232A od společnosti Maxim (U1), který má také mnoho analogů od jiných výrobců (Analog Devices, LG atd.). Tento mikroobvod je navržen pro napájecí napětí 5 V a má vestavěný zdvojovač a napěťový měnič na spínaných kondenzátorech pro získání napětí +10 V potřebného pro práci se signály RS-232. Mikroobvod vyžaduje 4 externí kondenzátory (C1, C2, C3, C4) s kapacitou 0,1 μF, které se používají v měniči napětí. Pro zjednodušení používání tohoto převaděče navíc poskytuje napájení přímo ze sériového portu, což eliminuje potřebu externích napájecích zdrojů. Napájecí napětí 5 V je vytvářeno nízkoenergetickým lineárním regulátorem napětí LM78L05 (U2), jehož vstup je připojen k akumulačnímu kondenzátoru C6. Kondenzátor C6 je nabitý diodou ze signálu Data Terminal Ready (DTR, pin 4 9kolíkového konektoru RS-232). Dioda D1 může být jakéhokoli typu (autor použil diodu v balení pro povrchovou montáž, připájenou z vypálené základní desky). Pro normální provoz takového výkonového měniče musí být signál DTR po většinu času logicky nulový. To musí být poskytnuto používaným terminálovým programem nebo uživatelským programem.

Použití převaděče popsaného výše se ukazuje jako vhodné v těch případech, kdy není během provozu zařízení vyžadována možnost komunikace s počítačem, ale je to nutné ve fázi ladění nebo výroby zařízení. Typickým příkladem je například zařízení s pamětí flash nebo EEPROM, které vyžaduje počáteční inicializaci. Kromě toho je během procesu vývoje často velmi výhodné vydávat na sériový port různé druhy ladicích informací, což někdy umožňuje obejít se bez hardwarových emulátorů.

Seznam radioelementů

Mikrokontroléry v Arduinu (ATmega328, 168, 2560) používají mimo jiné rozhraní hardwarové sériové rozhraní (UART). ATmega2560 (Arduino Mega) má čtyři UART najednou. Rozhraní používá dva vodiče - RX (příjem) a TX (vysílání), kde digitální signál kóduje bitové hodnoty „0“ a „1“ napětím na vodiči. Hodnota „0“ odpovídá 0 V a hodnota „1“ je provozní napětí integrovaného obvodu (5 V nebo 3,3 V, v závislosti na modelu a provozním režimu MC). Tento typ kódování se také nazývá tranzistor-tranzistorová logika (TTL), protože napětí na vodiči přímo ovlivňuje stav (otevřený / zavřený) tranzistorů, které zajišťují příjem a přenos digitálního signálu.

Sériový port počítače (port COM), který je v moderních modelech kompaktních počítačů stále méně častý, pracuje podle starého telekomunikačního standardu RS232, kde je kódování signálu odlišné: hodnota „0“ je zakódována napětím od + 3 V do + 25 V a „1“ - záporné napětí od -3V do -25V. COM porty osobních počítačů mají obvykle napětí + 13V a -13V.

Díky velkému rozdílu napětí je připojení RS232 odolnější vůči rušení, moderní digitální zařízení však často používají sériový port kompatibilní s TTL nebo USB, což je mnohem modernější a vysokorychlostní rozhraní.

Pro srovnání obrázek ukazuje sériové signály TTL a RS 232 přijaté při přenosu hodnoty jednoho bajtu.

Chcete-li převést signál RS232 na TTL a naopak, je nutné jej invertovat (i když to lze provést v softwaru) a převést napětí. K tomu se obvykle používají mikroobvody jako MAX232. Někdy používají zjednodušené domácí obvody, které poskytují inverzi signálu a konverzi napětí, nebo se uchylují k softwarovým a hardwarovým řešením (softwarová inverze, změna hardwarového napětí).

V případě Arduina (Uno, Mega atd.) Se používá sériový řadič USB-TTL, který zajišťuje práci s MC přes sériové rozhraní kompatibilní s TTL. Ve starých modelech byl k tomu použit čip FTDI FT232, v nových - ATmega8U nebo ATmega16U. Sériové piny MK jsou také k dispozici pro přímé připojení. Pro Uno jsou to piny D0, D1 a model Mega má několik sériových rozhraní najednou. K těmto pinům nelze připojit port RS232 - nebude schopen správně fungovat kvůli jinému typu kódování a vysoké napětí může poškodit MC.

Pro připojení k sériovému portu kompatibilnímu s TTL z počítače je vhodné použít sériový adaptér USB-TTL. Univerzální sériové adaptéry USB-TTL se však prodávají pouze ve specializovaných prodejnách a často za nepřiměřeně vysokou cenu. Zároveň jsou adaptéry USB-RS232 mnohem populárnější (a levnější). Po bližším zkoumání obsahuje jakýkoli adaptér USB-RS232 dvě hlavní součásti - mikroobvody sériový adaptér USB-TTL a sériový převodník RS232-TTL.

Našel jsem adaptér USB-RS232, jehož obvod byl skryt ve snadno demontovatelném pouzdru konektoru DB9 (někdy je pouzdro tvarované a je obtížnější se k obvodu dostat). Ukázalo se, že adaptér je postaven na populárních čipech Prolific PL2303 (USB-TTL sériový adaptér) a Zywyn ZT213 (adaptér RS232-TTL). Při pohledu na specifikaci PL2303 jsem zjistil, že potřebuji piny 1 (TX) a 5 (RX), ke kterým jsem pájel vodiče, aniž bych jakýmkoli způsobem měnil obvod (takže část RS232 zůstala funkční). Vzal jsem zem z 5. kolíku DB9, abych se nedotkl 7. kolíku mikroobvodu.

Výsledkem je levný a rozzlobený sériový adaptér USB-TTL. Na snímku obrazovky: Sériový monitor z Arduino IDE je připojen přes USB a realterm je připojen přímo k D0, D1 přes USB-TTL sériový adaptér.

Slyšel jsem, že mnoho datových kabelů pro mobilní telefony obsahuje také sériové řadiče USB-TTL, i když stále více moderních modelů se připojuje přímo k rozhraní USB, aniž by vyžadovaly speciální adaptéry. Mnoho mikrokontrolérů je vybaveno rozhraním USB, zejména ATmega8U a ATmega16U, které se v Arduinu používají jako sériové řadiče USB-TTL, což umožňuje přístup k ATmega328, který nemá USB rozhraní.

PL2303HX je malý převodník USB na sériový port s integrovaným transceiverem RS232 (rozhraní UART). Mikroobvod vytvoří v počítači virtuální port COM, pomocí kterého můžete flashovat mikrokontroléry, stejně jako obnovit směrovače, set-top boxy.

Technické specifikace

Napájecí napětí: 5V (z USB)
Rozhraní 1: USB
Rozhraní 2: TTL (0 až 5, Rx a Tx)
Výstupní napětí, V: 3,3 a 5 (samostatné výstupy)
Rozměry: 50 mm x 15 mm x 8 mm
Podpora operačního systému: Windows XP / 7/8 / 8.1 / 10.

Obecné informace o PL2303HX

Hlavním mikroobvodem modulu je PL2303HX, který do roku 2012 vyráběla společnost Prolific Technology. Ve skutečnosti se jedná o převodník rozhraní USB na UART s logickými úrovněmi TTL, CMOS (0 V… +5 V). Na jedné straně je USB konektor pro připojení k počítači a na druhé pětipinový UART konektor (RX, TX a napájecí piny pro + 5V a +3,3 V), pro ochranu proti zkratu je modul umístěn v průhledné smršťovací trubici, je znázorněno schematické schéma PL2303HX na obrázku níže.

Účel LED:
P (Napájení) - napájení (trvale zapnuto)
R (RxD) - přijatá data
T (TxD) - přenášená data

Z elektrického schématu je patrné, že napájení výstupu + 5 V pochází přímo z USB portu bez ochranných prvků a napájení výstupu + 3,3 V pochází z interního stabilizátoru PL-2303, který vydrží proud až 150 mA. Od té doby oficiální ovladače Prolific pro Windows 7, 8 a 10 nefungují. kontroluje originalitu čipu PL-2303, ale při pohledu na toto je možné vše opravit.

Testování

Pro testování můžete použít „ Terminál1_9_b», Tento program si můžete stáhnout v tomto článku.

Nainstalujte ovladač
Zahájení „Terminal1_9_b“ jménem správce.
V horním rohu vyberte „ Port COM„(Lze zobrazit ve správci zařízení) a klikněte na“ Připojit»

Dole zadejte libovolnou hodnotu a klikněte na „ -\u003e Odeslat“, LED TxD krátce blikne při každém stisknutí.
Zkratujte kolíky TxD a RxD dohromady a stiskněte „-\u003e Odeslat“, při každém stisknutí se krátce rozsvítí dvě LED, TxD a RxD, a program zobrazí odeslaný příkaz.
Napětí 3,3 V a 5 V lze zkontrolovat běžným multimetrem

Odkazy
Dokumentace PL2303HX
Ovladač pro