Usb serial ch340 что это такое

Обновлено: 09.01.2025

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.

Серия микросхем CH340 предназначена для преобразования шины USB в другие интерфейсы. На основе этой микросхемы можно построить преобразователь USB в последовательный интерфейс (например COM-порт), инфракрасный интерфейс (IrDA порт), интерфейс принтера. Наибольшую популярность данный чип приобрел в USB-SERIAL TTL модулях CH340G. Популярность переходника, в первую очередь, обусловлена ценой. Он значительно дешевле широко используемых чипов FTDI. Кроме того, в последнее время все чаще стали появляться платы Arduino, построенные с использованием CH340 (например Arduino UNO R3, модель BTE14-04 и Arduino MEGA 2560). Для подключения этих плат и модулей необходимо установить ch340g драйвер на свой компьютер.

Модуль USB CH340G имеет миниатюрные размеры и вес: 17x57 мм, 5,5 гр. Имеет переключатель выходного напряжения 3,3v-5,0v, самовосстанавливающийся предохранитель, кнопку активации при использовании в качестве загрузчика.

Основные характеристики CH340.

USB-COM переходник с уровнями TTL/CMOS и линиями: TxD, RxD, DTR, CTS.
Поддерживаемые интерфейсы: RS232, RS485, RS422.
Поддержка USB 2.0.
Диапазон скорости передачи данных от 50bps до 2Mbps.
Полная совместимость с CH341.
Питание 5В или 3,3В.
Поддерживаемые операционные системы: Linux, WindowsXP , Windows7 , Windows8, Mac OS.

Более подробно о микросхеме CH340 можно почитать в документации: ch340g datasheet.

Распиновка CH340.

Схема подключения 5В.

Схема подключения 3.3В.

Схема подключения модуля CH340G к Arduino Pro Mini.

Установка драйвера CH340G.

Для использования данного модуля или плат Arduino с вышеуказанным USB-to-Serial конвертором необходимо установить драйвер на ПК. Установку рассмотрим на примере ОС Windows. Некоторые версии Windows могут иметь предустановленное программное обеспечение и тогда ничего дополнительно устанавливать не придется. Если же ваша операционная система не смогла определить Arduino и выдала неопознанное USB2.0-Serial устройство в диспетчере устройств, то проделаем следующие шаги.

2. Распаковываем архив.
3. Запускаем SETUP.EXE и нажимаем INSTALL.

4. Открываем диспетчер устройств. Если установка прошла успешно, то ваш Arduino будет определен как USB-SERIAL CH340. Если же получили снова неопознанное USB2.0-Serial устройство. То переходим к пункту 5.
5. Нажимаем правой кнопкой мыши на USB 2.0 SERIAL в диспетчере устройств, затем выбираем Обновить драйверы.
6. Кликаем Выполнить поиск драйверов на этом компьютере.
7. Указываем путь к папке CH341SER. Нажимаем Далее.
8. После установки снова проверяем наличие корректного подключения в диспетчере устройств.

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.

USB/UART конвертеры, такие маленькие платки подключаемые к USB, повсеместно используются радиолюбителями для программирования микроконтроллеров, подключения различных устройств, модемов, модулей, всего, в описании чего есть слова SERIAL или UART.

Я уже делал обзор на подобную плату с CP2102. Но периодически эти платки сгорают или теряются или просто оседают в недрах очередной поделки. И заказывая очередную партию плат Arduino Pro Mini, до кучи взял USB/UART на CH340. Данная плата меня заинтересовала тем, что имеет вывод DTR, который я раньше видел только на платах с CH2103. А это значит, что Arduino Pro Mini можно программировать без мучительных нажатий на кнопку RESET.

CH340 от китайской компании WCH отличаются дешевизной. Их ставят как в отдельные модули, так в китайские клоны Arduino, отладочные платы ESP8266. Даташит на CH340

Ну что, ж, посмотрим что же я купил. В прозрачном пакетике сам модуль и соединительный провод на 5 проводов.

На плате, кроме «GND», «VCC», «TX» и «RX» есть еще «DTR» и «CTS». У последнего, «пина приветсвия» я так и не понял назначение, так как сигнала на нем нет никакого (Может кто посветит, зачем он здесь?".

На плате имеется переключатель питания 5В (напрямую с USB) и 3.3 с маломощного стабилизатора (заявлено 120мА)
и кнопка, при нажатии на которую происходит отключения питания на VCC/. Этой кнопкой можно передергивать устройства, у которых отсутствует RESET.
Из за дополнительных кнопок плата немного больше чем другие аналогичные модули

К сожалению, переключатель 5/3.3В работает только на VCC и не переключает TTL уровень UART интерфейса. Большинство устройств с 3-х вольтовым питанием толерантно к уровням 5В, но если такое не заявлено, нужно будет использовать преобразователь логических уровней или самодельную опторазвязку.

Напряжение VCC при разных положения переключателя

Подключаю Arduino Pro Mini и без проблем программирую его без всяких нажатий на RESET

В моей Windows 7 64 бит драйвера на CH340 уже были. Не удивительно, учитывая сколько устройств к нему уж подключалось.

LINUX из моей «апельсинки» определил эти платки «из коробки»

Логический анализатор, подключенный в параллель TX, RX и DTR показывает работу последнего

А вот с модулем ESP8266 без внешнего питания ничего не вышло. ESP-шка просадила маломощный стабилизатор до 1.6В и работать отказалась

Читайте также: