Что такое ftdi usb
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Долгушин Сергей
Сегодня уже никого не удивишь наличием USB-интерфейса у персональных компьютеров. Во многих случаях он становится практически единственным проводным коммуникационным интерфейсом, позволяющим подключать к компьютеру различные внешние устройства — цифровые видеокамеры и фотоаппараты, принтеры и сканеры, внешние устройства хранения данных. Благодаря своей простоте использования шина USB практически вытеснила своих предшественников — параллельную шину (LPT) и последовательный интерфейс (COM-порт).
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Долгушин Сергей
Простые решения FTDI: от USB-хоста до высокоскоростных аппаратных мостов USB-UART / FIFO USB как альтернатива ISA интерфейсу в устройствах ввода-вывода Использование микросхем ad7495ar и ft232r в блоке цифровой обработки данных системы контроля работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ Работа аппаратного USB-моста FTDI FT2232H в режиме синхронного FIFO i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Текст научной работы на тему «Аппаратные мосты FTDI для интерфейса USB»
Аппаратные мосты FTDI
для интерфейса USB
Сегодня уже никого не удивишь наличием USB-интерфейса у персональных компьютеров. Во многих случаях он становится практически единственным проводным коммуникационным интерфейсом, позволяющим подключать к компьютеру различные внешние устройства — цифровые видеокамеры и фотоаппараты, принтеры и сканеры, внешние устройства хранения данных. Благодаря своей простоте использования шина USB практически вытеснила своих предшественников — параллельную шину (LPT) и последовательный интерфейс (COM-порт).
Большинство современных персональных компьютеров обязательно оснащается интерфейсом USB, а некоторые могут уже не иметь порта COM или LPT. Такая ситуация отрицательно сказывается на производителях приборов и систем, разработанных ранее и не имеющих возможности подключения к современным компьютерам по USB. То же самое можно сказать и о конечных пользователях, покупающих, например, ноутбук и не имеющих возможности подключить к нему проверенную временем аппаратуру, которая не оснащена интерфейсом USB.
Очевидный выход из данной ситуации — оснащение выпускаемой техники новым интерфейсом. Конечный потребитель для этого может использовать специально выпускаемые переходные кабели USB-RS-232 или USB-LPT (рис. 1), а производителю техники придется затратить куда больше усилий для разработки нового изделия. Причем изменения коснутся не только аппаратной части изделия, но и программной — как верхнего (хост), так и нижнего (микроконтроллер) уровня. Для многих задач «камнем преткновения» может стать задача написания драй-
вера устройства для хост-машины. Так, например, можно использовать стандартные драйверы, входящие в операционную систему, — драйверы устройств класса HID, mass storage devices. Но применение драйверов стандартных классов может вызвать затруднения. Например, использование драйверов HID-устройств существенно ограничит скорость обмена, но обеспечит надежную передачу данных. С другой стороны, использование драйверов аудио-устройств обеспечит высокую скорость обмена, но не гарантирует доставку всех переданных данных конечному приложению.
Что же делать, если в случае серийно выпускаемого устройства возникает потребность в короткие сроки оснастить его интерфейсом USB? Как, не вникая в подробности протокола USB, не затрачивая уйму времени на изучение драйверов различных классов и пытаясь приспособить их под собственные задачи, реализовать такой простой для конечного потребителя интерфейс?
В таких случаях самым очевидным выходом является использование аппаратных мостов USB.
Одной из ведущих компаний по разработке и производству таких специализированных микросхем является фирма FTDI. Компания была основана в 1992 году в Шотландии. Основной сферой ее деятельности являлась разработка чипсетов для материнских плат персональных компьютеров IBM. В 1996 году, после принятия первой спецификации USB 1.0, основной сферой деятельности FTDI стала разработка аппаратных мостов USB и драйверов для них. Практика компании показала, что наиболее популярными были и остаются аппаратные мосты с интерфейсом UART и параллельный интерфейс с буфером FIFO. Именно аппаратные мосты USB-UART и USB-FIFO являются основной продукци-
ей компании. Тем не менее, кроме них также выпускаются концентраторы USB, готовятся к производству хост-контроллеры, разрабатываются микросхемы с поддержкой высокоскоростного режима передачи.
Серийное производство аппаратных мостов компания FTDI начала с выпуска микросхем FT8U232 USB-UART и FT8U245 USB-FIFO, которые оказались достаточно удачным решением, востребованным на зарождающемся рынке микросхем с интерфейсом USB. Эти микросхемы имели только один режим работы — непосредственное преобразование USB-UART и USB-FIFO, а также требовали большое число внешних компонентов, включая кварцевый резонатор и энергонезависимую память для хранения идентификаторов USB и настроек режима работы.
Возможности следующего поколения микросхем FT232B USB-UART и FT245B USB-FIFO были расширены путем добавления нового режима работы Bit Bang. В данном режиме выходной интерфейс микросхем реализует 8 независимых линий ввода-вывода. В таком режиме мост может, например, управлять работой реле без дополнительного микроконтроллера. Кроме того, была изменена схемотехника кристалла — в него был интегрирован супервизор питания.
2006 год был ознаменован появлением нового поколения микросхем — FT232R (рис. 2) и FT245R, в котором были реализованы пожелания многих разработчиков: интегрированные на кристалл энергонезависимая память для хранения настроек режима работы и идентификаторов USB, встроенный тактовый генератор и некоторые пассивные компоненты.
Дополнительно каждая микросхема получила уникальный идентификатор FTDIChipID, «прошиваемый» на производстве. Встроен-
В настоящее время компания FTDI предлагает два основных типа микросхем: одноканальные аппаратные мосты USB-UART/FIFO и многоканальные универсальные USB-мосты.
Таблица 1. Краткие сравнительные характеристики микросхем серий B и R
Для тестирования возможностей своих микросхем FTDI выпускает широкую линейку отладочных модулей. Многие из этих изделий выполнены в формате, позволяющем использовать их как готовые мезонинные модули в составе разрабатываемого устройства. Наиболее популярными из них являются: модуль UM232R на базе микросхемы FT232R и модуль UM245R, выполненный, соответственно, на базе FT245R. Внешний вид модуля UM232R приведен на рис. 1. UM245R имеет аналогичный форм-фактор. Данные устройства удобны для макетирования. Источником питания модуля может служить шина USB или подходящий по параметрам внешний прибор. Напряжение питания портов ввода/вывода, в зависимости от схемотехнических требований, можно брать от шины USB (5 В), от внутреннего регулятора аппаратного моста (3,3 В) или от внешнего источника (2,5 или 1,8 В).
Рис. 1. Модуль UM232R
Многоканальные универсальные USB-мосты имеют два или четыре выходных порта, а их универсальность достигается за счет режима MPSSE (Multi-Protocol Synchronous Serial Engine). В режиме MPSSE эти мосты могут эмулировать работу различных последо-вательных протоколов. Компания FTDI в качестве примера предоставляет готовые библиотеки, позволяющие использовать мосты в режимах USB-SPI, USB-IIC или USB-JTAG. На данный момент такие мосты представлены тремя микросхемами: двухканальные мосты FT2232D и FT2232H, четырехканаль-ный мост FT4232H. Микросхемы FT2232H и FT4232H являются новинками 2009 года. Их основной особенностью является поддержка высокоскоростного режима передачи данных — high speed USB. Функциональное сравнение новых микросхем приведено в таблице 2, сравнительные характеристики FT2232D и FT2232H — в таблице 3.
Таблица 2. Сравнение микросхем FT2232H и FT4232H
Задействованы оба канала
Таблица 3. Основные различия микросхем FT2232D и FT2232H
Multi Protocol Synchronous Serial Engines
Обе микросхемы выполнены в 64-вы-водных корпусах типа QFN (обозначается буквой Q, например, FT2232HQ) и LQFP (обозначается буквой L) и рассчитаны на напряжение питания 3,3 В и рабочий температурный диапазон от -40 до +80 °C. Конфигурация микросхем, дескрипторы USB, VID и PID хранятся во внешней EEPROM, в качестве которой может быть использована микросхема AT93C46/56/66 фирмы Atmel. Если питание микросхем осуществляется от шины USB, в схеме требуется использовать регулятор напряжения на 3,3 В, например LP38693MP-3.3 производства National Semiconductor.
Рис. 2. Структурная схема моста FT2232H
В режиме MPSSE могут быть эмулированы различные последовательные интерфейсы, например, SPI, JTAG и I 2 C, или реализован интерфейс для загрузки конфигурации в ПЛИС Altera или Xilinx. Для интерфейсов SPI, JTAG и IIC компания FTDI предоставляет готовые библиотеки верхнего уровня.
Скорость обмена зависит от выбора выходного интерфейса. В режиме UART скорость каждого канала может достигать 12 Мбод. В режиме MPSSE — до 30 Мбит/с. Для синхронного параллельного интерфейса FIFO можно получить скорость более 25 Мбайт/с, в данном режиме доступен только один канал микросхемы.
Четырехканальный мост FT4232H, в отличие от FT2232H, менее функционален с точки зрения конфигурации выходных интерфейсов. Все каналы могут работать в режиме UART, два канала из четырех могут работать в режиме MPSSE. Каждый из каналов конфигурируется и работает независимо друг от друга. По скорости обмена микросхема идентична по характеристикам FT2232H в соответствующих режимах работы.
Для тестирования возможностей новых микросхем FTDI предлагает готовые модули FT4232H Mini Module и FT2232H Mini Module (рис. 3). Оба модуля выполнены в одинаковом форм-факторе. Два 26-выводных штыревых разъема модуля предназначены для подключения модуля к целевой плате. Стандартный 5-контактный разъем USB mini B используется для подключения к USB-порту компьютера с помощью стандартного USB-кабеля.
Рис. 3. Внешний вид отладочных модулей для микросхем FT2232H и FT4232H
При работе с модулями необходимо обратить внимание, что питание от USB-разъема выведено только на внешний разъем модуля. Для штатной работы устройства требуется корректно подать все необходимые напряжения на соответствующие выводы разъема. В случае неправильного подключения питания портов ввода/вывода модуль может работать некорректно. Это может проявиться в невозможности определения USB-хостом подключенного устройства или в его неправильном определении.
Рис. 4. Структура комбинированного драйвера
Наличие драйверов является одним из ключевых моментов при выборе USB-контроллера того или иного производителя. Компания FTDI предлагает для своих микросхем готовые драйверы двух типов — VCP (виртуальный COM-порт) и D2XX. VCP-драйвер позволяет работать с USB как с обычным COM-портом. Он поддерживает все режимы передачи COM-порта и не требует модификации программного обеспечения, кроме тех случаев, когда обращение к COM-порту осуществлялось на «низком» уровне. В последнем случае программу верхнего уровня придется модифицировать.
D2ХХ-драйвер обеспечивает прямой доступ к микросхемам FTDI посредством API-функций верхнего уровня. С его помощью осуществляется работа в режимах: MPSSE, bit-bang, синхронного FIFO, работа с EEPROM.
Оба драйвера входят в единый дистрибутив и устанавливаются одновременно. При использовании VID и PID FTDI самый простой способ установить драйвер — это использовать автоматически устанавливаемый архив CDM x.xx.xx.exe (здесь x.xx.xx обозначает номер версии драйвера). При таком варианте установки драйвер должен инсталлироваться до подключения устройства! Если предполагается работа мостов FTDI с измененными VID и PID, то для установки драйвера необходимо использовать версию дистрибутива, предоставляемую в обычном архиве. Тогда драйвер устанавливается после подключения USB-моста к компьютеру, например через «мастер» установки нового оборудования. Предварительно новые VID и PID должны быть прописаны в файлах ftdibus.inf и ftdiport.inf в разделах [FtdiHw], [FtdiHw.NTamd64] и [Strings] по аналогии с тем, как в данных разделах прописаны VID и PID производителя. Строка из раздела [FtdiHw] файла ftdiport.inf выглядит следующим образом:
%VID_0403&PID_6001.DeviceDesc% = FtdiPort232.NT, FTDIBUSC0MP0RT&VID_0403&PID_6001.
В настоящее время FTDI предлагает упростить процесс работы с INF-файлами с помощью утилиты INF File Generator (рис. 5). Данная утилита позволяет заранее, перед установкой драйвера, внести следующие изменения и настройки в inf-файл драйвера: изменение VID и PID производителя, описание устройства, задание нестандартной скорости передачи при использовании VCP-драйверов и привязки нового значения к стандартной, привязка конкретного устройства к одному USB-порту и другие функции.
Рис. 5. Окно утилиты INF File Generator
Рассмотрим работу с данной утилитой на примере изменения стандартной скорости обмена для режима виртуального COM-порта (VCP). Во вкладке Baud Rates приведены три столбца значений (рис. 6): стандартная скорость передачи (Standard Baud Rates); скорость передачи, задаваемая пользователем (Alias); скорость передачи, наиболее близкая к заданной пользователем (Closest Achievable). В первом столбце приведен стандартный набор скоростей, которые могут быть выбраны при использовании стандарт-ных настроек в Windows. Во втором столбце вводится необходимое значение скорости, которое будет назначаться порту при выборе соответствующего стандартного значения в настройках этого порта. На рис. 7 приведен пример привязки нового значения скорости к стандартному. Так, если требуется скорость, равная 126 778 бод, то это значение вводим в поле Alias, а ближайшее доступное значение, определяемое аппаратными характеристиками микросхемы, будет равно 126 984 бод. Теперь при выборе скоростив 300 бод реальная скорость передачи будет соответствовать 126 984 бод (рис. 8).
Рис. 6. Окно утилиты INF File Generator, настройка скорости передачи
Рис. 7. Назначение новой скорости
Рис. 8. Стандартное окно настроек драйвера COM-порта
Напомним, что все настройки, которые можно вносить с помощью утилиты INF File Generator, могут быть также внесены вручную в соответствующие INF-файлы драйвера. Применительно к назначению скорости передачи это означает, что придется самостоятельно рассчитывать все необходимые значения делителей и вносить их в необходимом формате в INF-файл. Предлагаемая утилита существенно упрощает проведение данных процедур. Для тех, кто в первый раз сталкивается с необходимостью внесения изменений в INF-файлы драйверов, этот метод будет наиболее удобным и простым.
Не следует забывать, что при внесении лю-бых изменений в INF-файлы автоматически теряется сертификат WHQL. Сертификация драйвера в таком случае должна осуществляться производителем конечного продукта.
Для установки режимов работы USB-мостов, изменения USB-дескрипторов и записи их во внутреннюю (FT232R/FT245R) или внешнюю EEPROM производитель предлагает использовать новую версию утилиты MProg-FTProg. В новую версию (дополнительно к возможности настройки USB-мостов) включена возможность программирования хост-контроллера Vinculum. Интерфейс программы и работа с ней просты. Встроенная подробная справка по работе с утилитой поможет уточнить назначение того или иного параметра. На рис. 9 показан внешний вид утилиты на примере работы с микросхемой FT2232H. Четыре окна программы предоставляют пользователю следующую информацию: левое окно — дерево всех настраиваемых функций, режимов работы и дескрипторов; правое верхнее — выбор необходимой функции, режима или дескриптора; правое среднее — краткую справку о выбранном для редактирования пункте; в нижнем правом окне выводится служебная информация и данные, считанные из EEPROM.
Рис. 9. Окно утилиты FT Prog
Доступ ко всей области EEPROM — служебной (куда записываются настройки и дескрипторы) и пользовательской (по умолчанию свободная область памяти) — может осуществляться из конечного приложения с помощью API-функций драйвера D2ХХ. При первом знакомстве с USB-мостами FTDI данный режим рекомендуем использовать только для работы с пользовательской областью памяти EEPROM, а настройку осуществлять с помощью стандартной утилиты FTProg. Это поможет избежать недоразумений, которые, например, для микросхем FT232R могут привести к отключению встроенного генератора. Дальнейшая работа с таким мостом будет возможна только после подключения внешнего генератора. Диагностирование причины неработоспособности в таком случае также представляется затруднительным.
Записанные в память USB-мостов дескрипторы могут быть проверены с помощью бесплатно распространяемой утилиты USBView. Данную программу можно найти и скачать с сайта FTDI. На рис. 10 показана ситуация проверки причины неправильного определения устройства. В окне утилиты USBView можно видеть, что PID подключенной микросхемы определяется неправильно. В данном случае, например, ошибку вызывает одновременное подключение двух устройств с одинаковыми VID и PID и серийным номером. При подключении нескольких устройств они должны иметь хотя бы разные серийные номера.
Рис. 10. Утилита USBView
Если значения дескрипторов отображаются в виде 0x000, причины могут быть следующие:
- По мнению FTDI, 99% таких случаев вызваны прямым подключением экрана разъема к «земле» — в соответствии с рис. 10 это означает, что выводы разъема USB 5 и 6 соединены с выводом 4 этого же разъема. Такое соединение является некорректным. Один из вариантов развязки сигнальной и приборной «земель» приведен в качестве примера на рис. 11.
- Иногда такую проблему вызывает включение дополнительных оконечных резисторов в линии DP и DM, что не требуется для всех новых микросхем серий R и H. В данных микросхемах эти резисторы интегрированы на кристалле.
- Использование USB-кабелей, не соответствующих спецификации, может приводить к эффектам неправильного определения устройства или нестабильной связи. Качество кабеля особенно принципиально при работе с высокоскоростными USB-мостами.
Рис. 11. Развязка «земель»
С помощью данной утилиты, не используя специализированное оборудование, легко обнаружить и устранить такого рода проблемы.
Заключение
Среди разработчиков существуют разные, как положительные, так и отрицательные, мнения о продукции FTDI. Бесспорным, однако, является обстоятельство, что каждый случай следует рассматривать исходя из требований конкретной задачи. Использование законченных аппаратных решений существенно ускоряет разработку и внедрение того или иного узла прибора. Аппаратные мосты FTDI являются хорошим выбором и проверенным решением для реализации интерфейса USB.
На вид ELM327 USB адаптеры выглядят одинаково, но отличаются микросхемой, которая в них используется, а это напрямую влияет на его работу и цену.
Чип PIC18F2480 + FTDI (ft232rl) — поддерживает скорость соединения 500KBps, а это в 13 раз больше, чем адаптеры на других чипах и является самым стабильным, надёжным и высокоскоростным решением на данный момент, поэтому ELM327 USB адаптер, построенный на чипе FTDI, прекрасно работает с автомобилями всех марок и его можно использовать с огромным количеством различных программ для диагностики, включая специализированные и малораспространённые. Но этот чип достаточно дорог, поэтому и цена адаптера на такой микросхеме несколько выше.
Чип PIC18F25K80 + Prolific (PL2303) — ELM327 USB адаптер сделанный с использованием этого чипа так же отлично работает со всеми автомобилями и программами. Никаких проблем в работе не замечено. Выполняет свои функции точно так же как и адаптер на дорогой микросхеме, разве что на более низкой скорости, но для диагностики этого вполне достаточно. Его стоимость немного ниже, и, возможно, для кого-то это будет оптимальным выбором, учитывая цену и качество.
Чип CH340 — это самая дешёвая микросхема, из всех возможных. Такой адаптер выполняет свои функции, но с некоторыми нюансами. Из личных экспериментов мы заметили, что он поддерживает не все автомобили отечественного производства, некоторые специализированные и малораспространённые программы с ним вообще не работают. Популярные программы (например, ScanMaster ELM) с ним работают хорошо. А так же наблюдается невозможность подключения к ЭБУ практически всех моделей Ford и Mazda.
Вывод: Если у Вас достаточно свежая иномарка (кроме Ford, Mazda) и Вы собираетесь использовать только распространённые программы (например ScanMaster ELM), то Вы вполне можете сэкономить и купить elm327 адаптер на чипе CH340, проблем возникнуть не должно. В противном случае лучше приобрести на чипе FTDI или Prolific.
Внимание: USB адаптер на чипе FTDI достаточно сложно найти и некоторые другие магазины продают их не указывая наименование чипа, но на деле приходит адаптер именно на чипе CH340. Мы же предлагаем Вам выбор. Будьте внимательны.
Чипы FTDI, CH340, ATMEGA16U2 с драйверами позволяют плате Arduino и USB адаптерам подключаться к компьютеру и взаимодействовать с внешним окружением через Serial UART. С их помощью Ардуино может скачивать прошивку, загружать и отправлять данные, не заботясь о низкоуровневой поддержке последовательного соединения. В платах разных производителей могут использоваться различные чипы и драйвера.
В этой статье мы рассмотрим наиболее популярные микросхемы и узнаем, как скачать и установить соответствующие драйвера для нормальной работы Arduino Uno, Nano, Mega и другими платами.
Чипы CH340g, FTDI FT232, ATMEGA 16U2 / 8U2
Обычно с чипами USB преобразователей и поиском драйверов сталкиваются в тот момент, когда возникает проблема подключения платы к компьютеру. Скорее всего, вы тоже нашли эту статью, пытаясь заставить Arduino IDE взаимодействовать с китайской ардуинкой. Давайте разберемся, какую роль во взаимодействии с компьютером играет чип преобразователя и зачем устанавливать какие-то драйверы, чтобы все заработало.
Зачем нужен USB / UART TTL преобразователь
USB преобразователи в Ардуино
Мы должны использовать внешние чипы, потому что контроллер ATMEGA328, являющийся сердцем большинства современных плат Arduino, не содержит в своих кристаллических внутренностях встроенного преобразователя. Если вы посмотрите на плату ардуино, то увидите корпус чипа, на нем можно разобрать и его тип.
Исторически наиболее популярным вариантом чипов USB/UART конвертера была линейка микросхем от шотландского производителя FTDI. Главным ее недостатком была стоимость и весьма странная политика в области контроля контрафакта, зачастую приводящая к тому, что легальные купленные устройства блокировались драйверами компании. Сегодня существенную конкуренцию FTDI составляют микросхемы семейства CH340, массово производимые многочисленными китайскими производителями. Они гораздо дешевле и достаточно надежны и это постепенно привело к тому, что в большинстве недорогих контроллеров Arduino и адаптеров установлены именно чипы CH340 (CH340g).
Процедура установки драйвера для CH340g на самом деле очень проста и почти всегда проходит без ошибок на самых популярных операционных системах Windows7, Windows10. Именно поэтому никаких проблем с использованием недорогих ардуино плат, несущих на себе чип CH340, почти никогда не возникает.
USB драйвер для ардуино
Если мы подключаем Ардуино к компьютеру, то чип с помощью драйвера попросит систему открыть порт и начнет взаимодействие . И для чипов разных производителей потребуются разные драйвера. Проблемы возникают, когда драйвера нет. Система пытается найти его для подключенного устройства, не находит и мы никогда не увидим его в списке устройств. Для решения проблемы надо найти и скачать соответствующие драйвера, а затем установить их на компьютер. Ниже мы рассмотрим, как это делается на примере USB драйвера CH340.
Установка драйвера для CH340
Китайские микросхемы CH340 используется довольно часто благодаря своей низкой стоимости и вполне приемлемому качеству.
В серию микросхем CH340 входят CH340T (мост USB – UART), CH340R (мост USB – IrDA) и CH340G (мост USB – UART). Последняя микросхема является наиболее распространенной и удобной с точки зрения корпуса с меньшим числом выводов.
Установка драйвера CH340
Процесс установки драйвера разбивается на несколько шагов:
- Загрузка драйвера.
- Распаковка скачанного архива.
- Найдите папку CH341ER.
- Запуск исполнительного файла SETUP.EXE.
- Нажать на кнопку Установить.
- На этом установка драйвера на компьютер завершена.
Характеристики CH340
Микросхема обладает следующими характеристиками и возможностями:
- Не нужно большое количество внешних компонентов, требуются только кварцевый резонатор и 4 конденсатора.
- Создание виртуального последовательного порта.
- Возможность применения всех приложений для COM-портов.
- Работает с сигналами уровней 5 и 3,3В.
- Выполнена в удобном корпусе SO-16 с малым количеством выводов и небольшим числом внешних компонентов.
- Поддержка полной скорости спецификации USB0.
- Наличие встроенного буфера типа FIFO.
- Поддержка всех стандартных режимов передачи данных.
- Поддержка симплексного, полудуплексного, дуплексного асинхронных режимов обмена.
- Поддержка интерфейсов RS23, RS422, RS485.
- Рабочие температуры лежат в диапазоне от -40С до 85 С.
Распиновка микросхемы CH340G представлена на рисунке.
На плате обозначены следующие контакты:
2 – TXD сигнал UART.
3 – RXD сигнал UART.
4 – напряжение питания.
7 – XI вход для кварцевого резонатора и конденсатора.
8 – XO выход для кварцевого резонатора и конденсатора.
12 – DCD сигнал UART.
13 – DTR сигнал UART.
14 – RTS сигнал UART.
15 – Включение инверсии входа RXD.
Микросхема эмулирует работу последовательного порта. Все приложения работают с конвертером интерфейса CH340G без изменения кода.
Чип FTDI для Arduino
Следующим поколением аппаратных мостов были микросхемы FT232B и FT245B. В них добавился новый режим работы BitBang, также появилась возможность реализации восьми независимых линий ввода-вывода. Помимо этого была изменена схемотехника кристалла.
С 2006 года начался выпуск микросхем FT232R и FT245R, в которых были интегрированы на кристалл энергонезависимая память, тактовый генератор и другие компоненты. Основными преимуществами микросхемы FT232RL являются хорошая функциональность, легкость монтажа и минимальная обвязка. Распиновка модуля представлена на рисунке ниже.
Характеристики микросхемы FT232R:
- Одночиповый переходник USB-UART.
- Поддержка режимов передачи 7и 8 бит данных, 1 и 2 стоповых бита.
- Бесплатные драйверы VCP и D2XX.
- Скорость передачи 300 бод – 3 мегабод для RS422.
- Наличие встроенного идентификационного номера.
- Настраиваемые выходы CBUS.
- Вывод состояния приема и передачи на внешние светодиоды.
- Наличие буферов FIFO для высокоскоростного приема/передачи данных.
- Усовершенствованный режим bit bang.
- Встроенная память EEPROM на 1024 байт.
- Наличие встроенного стабилизатора напряжения на 3.3 В и для внешних сигналов от 1,8 до 5В.
- Высокая нагрузочная способность.
- Малое потребление энергии.
- Совместима с USB 2.0 Full Speed.
- Температурный диапазон от -40С до 85С.
Микросхема предоставляется с заранее запрограммированной памятью EEPROM, поэтому дополнительное программирование энергонезависимой памяти перед началом работы не требуется.
Чип ATMEGA16U2/8U2 для ардуино
Чипы ATMEGA16U2/8U2 используются в качестве моста между USB-портом и последовательным портом. Версия платы ATmega8u2 использовалась для предыдущих плат Ардуино Uno и Mega.
Технические характеристики чипа ATMEGA16U2:
Контроллер ATmega8u2 в своей прошивке уже имеет установленные USB COM драйвера, поэтому установка дополнительных не требуется.
Характеристики ATmega8u2:
- Диапазон напряжений от 2,7В до 5,5В.
- 32 вывода.
- Скорость ЦПУ 16 МГц.
- Объем флеш-памяти 8Кб.
- Поддержка встроенных интерфейсов I2C, SPI, UART, USART.
- Размер ядра 8 бит.
- Несколько режимов работы – холостой ход, энергосберегающий режим, режим ожидания, расширенный режим ожидания и выключение питания.
- Возможность внешнего и внутреннего прерывания.
- 22 программируемых линии ввода-вывода.
- 512 б энергонезависимой памяти.
- 512 б ОЗУ.
- Рабочие температуры от -40С до 85С.
Заключение и выводы
Микросхемы-контроллеры последовательного порта служат в качестве преобразователя интерфейса USB. Наиболее популярными являются микросхемы CH340 (преобразователь USB в UART), аппаратные мосты от фирмы FTDI, к которым относятся микросхемы FT8U232, FT8U245, FT232R и FT245R (USB-UART и USB – FIFO) и ATmega8U2 и ATmega16U2.
Читайте также: