Конвертер USB-UART на CH340G: допрацьовуємо до RS232TTL, тестуємо, порівнюємо. сom адаптер

Майже всі мікроконтролери мають на борту послідовний порт - UART. Працює він за стандартним послідовному протоколу, а значить його можна без проблем підключити до комп'ютера на COM порт. Але є тут одна проблема - справа в тому, що комповий RS232 він за логічні рівні приймає +/- 12 вольт, а UART працює на пятівольтового рівнях. Як їх поєднати? Для цього існує несоколько варіантів схем перетворювачів рівня, але найпопулярніша це все ж на спеціальному перетворювачі RS232-TTL. це мікросхема MAX232 і її аналоги.
Практично кожна фірма робить свій перетворювач, так що тут згодиться і ST232, і ADM232, і HIN232. Схемка проста як три копійки - вхід, вихід, харчування і обв'язка з п'яти конденсаторів. Конденсатори зазвичай ставляться 1uF електроліти, але в деяких модифікаціях ставиться 0.1uF кераміка. Я всюди впаюються 0.1uF кераміку і зазвичай цього вистачало. :) Працює як годинник. Якщо ж на високих швидкостях буде глючити, то треба буде підвищувати ємність.

До речі, існує ще й MAX3232 це те ж саме, але на виході у нього не 5вольт TTL, а 3.3 вольта TTL. Її використовують для низьковольтних контролерів.

Я собі зробив один такий універсальний шнурочок, щоб до контролерів чіплятися було зручно по UART. Для загальної компактності всю схему запхав прям в роз'єм, благо у мене були ST232 в soic корпусі. Вийшла хустки не більш рублевої монети. Так як під рукою не було дрібних SMD конденсаторів, то довелося напаяти кондери зверху, хто на що здатний. Головне працює, хоч і не дуже красиво вийшло.

Якщо сумніваєшся, що у тебе вийде настільки невеликий монтаж, то я тобі розвів плату на стандартний PDIP корпус. Розміром вона буде із сірникову коробку, зате дрібнити не треба.

Після складання перевіряється просто:
Встромляється в роз'єм COMпорту. Подається 5 вольт харчування на схему, а потім замикаєш Rx на Tx (У мене це зелений і жовтий проводи).

Далі открваешь будь-яку терміналку, хоч Hyper Terminal, Чіпляєшся до порту і починаєш посилати байти, вони повинні негайно повертатися назад. Якщо цього не відбулося - перевіряй схему, де то косяк.

Якщо працює, то далі все просто. Той провід який йде від ніжки 9 мікросхеми MAX232 це передавальний висновок, Його заплави на ногу RxD контролера. А той який з ніжки 10 - приймає, Його сміливо саджай на висновок TxD контролера.

При розробці різного роду електронних пристроїв з використанням мікроконтролерів дуже часто виявляється корисною можливість підключення їх до персонального комп'ютера через послідовний порт. Однак безпосередньо це зробити неможливо, оскільки за стандартом RS-232, сигнал передається рівнями -3 ..- 15 В (логічна<1>) І +3 .. + 15В (логічний<0>). Для перетворення рівнів RS-232 в стандартні логічні рівні TTL зазвичай використовують спеціальні мікросхеми перетворювачів. Однак далеко не завжди має сенс закладати перетворювач рівнів в схему проектованого пристрою, оскільки часто буває так, що зв'язок з комп'ютером потрібна тільки на етапі виготовлення та налагодження пристрою, а для кінцевого вироби в ній немає ніякої необхідності. Логічним виходом в даній ситуації може послужити виготовлення окремого конвертера рівнів RS-232 в TTL, схема одного з можливих варіантів якого наведено нижче:

Основу запропонованого конвертера становить широко поширена мікросхема перетворювача рівнів MAX232A фірми Maxim (U1), яка має також безліч аналогів інших виробників (Analog Devices, LG і ін.). Дана мікросхема розрахована на напругу живлення 5В і має вбудовані подвоювач і інвертор напруги на перемикаються конденсаторах для отримання напруг +10 В, необхідних для роботи з сигналами стандарту RS-232. Для роботи мікросхеми потрібно 4 зовнішніх конденсатора (C1, C2, C3, C4) ємністю 0.1 мкФ, які використовуються в перетворювачі напруги. Крім того, з метою спрощення використання даного конвертера в ньому передбачена схема харчування прямо від послідовного порту, що позбавляє від необхідності використання зовнішніх джерел живлення. Напруга живлення 5 В створюється малопотужним лінійним стабілізатором напруги LM78L05 (U2), вхід якого підключений до накопичувального конденсатору C6. Конденсатор C6 заряджається через діод від сигналу Data Terminal Ready (DTR, четвертий контакт 9-pin роз'єму RS-232). Діод D1 може бути будь-якого типу (автор використав діод в корпусі для поверхневого монтажу, випаяний зі згорілої материнської плати). Для нормальної роботи такого перетворювача живлення потрібен, щоб більшу частину часу сигнал DTR мав значення логічного нуля. Це повинно забезпечуватися використовуваної термінальної програмою або програмою користувача.

Використання описаного вище конвертера виявляється зручним в тих випадках, коли в процесі експлуатації пристрою не потрібна наявність можливості зв'язку з комп'ютером, але вона потрібна на етапі налагодження або виготовлення пристрою. Типовим прикладом цього може служити, наприклад, пристрій з flash або EEPROM пам'яттю, що вимагає початкової ініціалізації. Крім того, часто буває дуже зручно в процесі розробки виводити в послідовний порт різного роду зневадження, що іноді дозволяє обійтися без апаратних емуляторів.

список радіоелементів

Мікроконтролери в Arduino (ATmega328, 168, 2560) використовують, крім інших інтерфейсів, апаратно реалізований послідовний інтерфейс (UART). У МК ATmega2560 (Arduino Mega) реалізовано відразу чотири UART. Інтерфейс використовує два дроти - RX (прийом) і TX (передача), де цифровий сигнал кодує значення біт "0" і "1" напругою на дроті. Значенням "0" відповідає 0В, а значенням "1" - робоча напруга інтегральної схеми (5В або 3.3В, в залежності від моделі та режиму роботи МК). Такий тип кодування також називають транзистор-транзисторної логікою (ТТЛ), тому що напруга на дроті безпосередньо впливає на стан (відкрите / закрите) транзисторів, що забезпечують прийом-передачу цифрового сигналу.

Послідовний порт комп'ютера (COM-порт), який все рідше можна бачити в сучасних моделях компактних комп'ютерів, працює за старим телекомунікаційного стандарту RS232, де кодування сигналу інше: значення "0" кодується напругою від + 3В до + 25В, а "1" - негативним напругою від -3В до -25В. В COM-портах персональних комп'ютерів зазвичай зустрічається напруга + 13В і -13В.

Велика різниця напруг робить RS232 з'єднання більш стійким до перешкод, однак, в сучасних цифрових пристроях частіше використовується ТТЛ-сумісний послідовний порт, або USB - набагато більш сучасний і високошвидкісний інтерфейс.

На наведеному малюнку для порівняння відображені сигнали TTL serial і RS 232, зняті під час передачі значення одного байта.

Для перетворення сигналу RS232 в TTL і назад необхідно його інвертувати (хоча це можна зробити і програмно) і перетворити напругу. Зазвичай для цього використовуються мікросхеми типу MAX232. Іноді використовують спрощені саморобні схеми, що забезпечують інверсію сигналу і перетворення напруги або вдаються до програмно-апаратним рішенням (програмна інверсія, апаратне зміна напруги).

У випадку з Arduino (Uno, Mega і ін.) Використовується USB-TTL serial контролер, що забезпечує роботу з МК через ТТЛ-сумісний послідовний інтерфейс. У старих моделях для цього використовувався чіп FTDI FT232, в нових - ATmega8U або ATmega16U. Висновки послідовного інтерфейсу МК так само доступні для прямого підключення. Для Uno це висновки D0, D1, а у моделі Mega є відразу кілька послідовних інтерфейсів. Підключати до цих висновків RS232 порт не можна - коректно працювати він не зможе через іншого типу кодування, а висока напруга може пошкодити МК.

Для підключення до ТТЛ-сумісного послідовного порту з комп'ютера зручно використовувати USB-TTL serial адаптер. Однак, USB-TTL serial адаптери загального призначення продаються тільки в спеціалізованих магазинах і, нерідко, за невиправдано високою ціною. При цьому набагато більш популярні (і дешеві) USB-RS232 адаптери. При найближчому ж розгляді, будь-який USB-RS232 адаптер містить два основних компоненти - мікросхеми USB-TTL serial адаптера і RS232-TTL serial перетворювача.

У мене знайшовся USB-RS232 адаптер, схема якого була захована в легко розбирається корпус DB9 роз'єми (іноді корпус роблять литим і дістатися до схеми складніше). Адаптер виявився побудований на популярних чіпах Prolific PL2303 (USB-TTL serial адаптер) і Zywyn ZT213 (RS232-TTL адаптер). Подивившись на специфікацію PL2303 з'ясував, що мені потрібні висновки 1 (TX) і 5 (RX), до яких я підпаяв дроти, ніяк не змінюючи схему (так що RS232 частина залишилася працездатною). Землю взяв з 5го контакту DB9, щоб не чіпати 7й висновок мікросхеми.

В результаті вийшов дешевий і сердитий USB-TTL serial адаптер. На скріншоті: Serial monitor від Arduino IDE підключений по USB, а realterm - безпосередньо до D0, D1 через USB-TTL serial адаптер.

Чув, що багато data-кабелі для мобільних телефонів також містять USB-TTL serial контролери, хоча все більша кількість сучасних моделей підключаються до USB інтерфейсу безпосередньо, не вимагаючи спеціальних адаптерів. Багато мікроконтролери забезпечені USB інтерфейсом, зокрема ATmega8U і ATmega16U, які використовуються в Arduino як USB-TTL serial контролерів, надаючи доступ до ATmega328, який USB інтерфейсу не має.

PL2303HX - це невеликий USB-Serial конвертер з вбудованим приймачем RS232 (інтерфейс UART). Мікросхема створює на комп'ютері віртуальний COM - порт, через який можна прошити мікроконтролери, а так же відновлювати роутери, приставки.

Технічні характеристики

Напруга живлення: 5В (від USB)
Інтерфейс 1: USB
Інтерфейс 2: TTL (від 0 до 5, Rx і Tx)
Вихідна напрузі, В: 3.3 і 5 (окремі виведення)
Розміри: 50мм x 15мм x 8мм
Підтримка операційних систем: Windows XP / 7/8 / 8.1 / 10.

Загальні відомості про PL2303HX

Основна мікросхема на модуль, це PL2303HX, яка до 2012 р проводилася компанією Prolific Technology. По суті, це конвертер інтерфейсу USB в UART з логічними рівнями ТТЛ, КМОП (0 В ... +5 В). З одного боку USB роз'єм, для підключення до комп'ютера, а з іншого п'яти контактний роз'єм UART (RX, TX і висновки харчування на +5 В і +3.3), для захисту від замикань, модуль поміщений в прозору термоусадочну трубку, принципова схема PL2303HX показана на малюнку нижче.

Призначення світлодіодів:
P (Power) - харчування (горить постійно)
R (RxD) - прийняті дані
T (TxD) - передані дані

З електричної схеми видно, що харчування на вихід +5 йде безпосередньо з USB порту, без захисних елементів, а харчування на висновок +3.3 йде з внутрішнього стабілізатора PL-2303, який може витримає струм до 150 мА. Офіційні драйвера Prolific для Windows 7, 8 і 10 не працює, так як. перевіряє оригінальність чіпа PL-2303, але можливо все виправити, подивившись цю.

тестування

Для тестування можна скористатися « Terminal1_9_b», Завантажити дану програму можна в цій статті.

Встановлюємо, драйвер
запускаємо «Terminal1_9_b» від імені адміністратор.
У верхньому кутку, вибираємо « COM Port»(Можна подивитися в диспетчері пристроїв) і натискаємо« Connect»

Внизу вводимо довільне значення і натискаємо « -\u003e Send«, Короткочасно загориться світлодіод TxD при кожному натисканні.
Заблокуйте виведення TxD і RxD між собою і натисніть «-\u003e Send», Короткочасно загоряться два світлодіода, TxD і RxD при кожному натисканні, так само в програмі відобразиться послана команда.
Напруга 3.3В і 5В можна перевірити звичайним мультиметром

посилання
документація PL2303HX
драйвер для