. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
USB modul PU232C
8. dubna 2011 - 8:00 | Pandatron | USB modul PU232C | Komentářů: 16  

USB modul PU232C

Konstrukce modulu USB převodníku na sériový port s obvodem CP2102 nahrazuje problematický modul PU232R. Podobně jako v předchozím případě, je i pro PU232C možné objednat plošný spoj či osazený modul.

PU232C je malý převodník rozhraní USB na sériový port - UART, tedy RS232 v TTL úrovních. Základem je obvod CP2102 firmy Silicon Labs, podporuje asynchronní přenos dat rychlostí až 1 Mb/s. Díky vyvedení signálů RTS a CTS je navíc možné použít hardwarové řízení toku dat a mezi počítačem a samotnou aplikací zabezpečit spolehlivý přenos dat. Připojení k PC je realizováno prostřednictvím univerzálního rozhraní USB 2.0 Full-speed (12 Mbps), ze které je modul rovněž napájen.

Obvod CP2102 patří do rodiny obvodů USB převodníků CP21xx firmy Silicon Labs a vyznačuje se vysokým stupněm integrace a vysokým výkonem. Obvod je dostupný v pouzdře MLP-28, ve kterém kromě základního převodníku, použitého i v dalších obvodech téže řady, navíc integruje i potřebný 48 MHz oscilátor, 1 KB paměť typu EEPROM pro uložení konfigurace či například dvě oddělené vyrovnávací paměti pro příjem a vysílání dat. Na následujícím obrázku je uvedené vnitřní blokové schéma obvodu CP2102.


Obr. 1: Vnitřní blokové schéma obvodu CP2102 od Silicon Labs

Modul PU232C, který je z naší produkce, vychází z dříve nabízeného modulu PU232R, jehož základem byl obdobný obvodu FT232R firmy FTDI. Jelikož s ním však byly problémy, byl brzy stažen z prodeje a nyní je zcela nahrazen inovovanou verzí v podobě modulu PU232C, přinášející i několik dalších změn.

PU232C je navržen jako kompaktní, snadno použitelný modul s konektorem typu Micro-USB na straně jedné a klasickým pinovým konektorem s roztečí 2,54 mm na straně druhé. Je tedy vhodný nejen pro použití na kontaktním poli a jiných vývojových deskách, ale může být velice dobře integrován i přímo do libovolného zařízení, které je potřeba rozšířit o moderní USB port. Konstrukce i vlastnosti modulu vycházejí z dříve uveřejněného Převodníku USB na sériový port s CP2102, který však není již delší dobu dostupný.

Schéma zapojení
Na následujícím obrázku je kompletní schéma zapojení modulu PU232C a obvodem CP2102.


Obr. 2: Schéma zapojení

Modul obsahuje pouze jediný integrovaný obvod a to již zmíněný CP2102. Ten je napájen přímo z USB portu počítače, připojeného Micro-USB konektorem J1 verze AB. K USB datovým pinům je obvod připojen přímo, prostřednictvím pinů č. 4 a 5.

Z druhé strany obvodu jsou na modulu vyvedeny základní piny pro sériovou komunikaci, tedy RxD, TxD, RTS a CTS, umožňující hardwarové i softwarové řízení toku dat. Dále jsou kromě napájecího napětí z USB portu (tedy +5V) vyvedeny i piny RESET a SUSPEND. Napěťová úroveň všech těchto komunikačních a konfiguračních pinů je 3,3 V, které se získají z interního regulátoru se zatížitelností až 50 mA. Piny jsou rovněž 5 V tolerantní, což znamená, že umožňují i přímé připojení například k 5 V mikroprocesoru, bez potřeby úrovňového převodníku.

Dále jsou na modulu osazeny dvě LED, indikující probíhající komunikaci. Dioda D1 indikuje vysílání dat z modulu PU232C do připojeného zařízení a D2 indikuje naopak příjem dat modulem.

Konstrukce
USB modul PU232C je realizován na oboustranné desce s plošnými spoji s oboustranně provedenou nepájivou maskou a potiskem, podle následujících obrázků.


Obr. 3: Rozmístění součástek
TOP

Obr. 4: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)
TOP

Obr. 5: Rozmístění součástek
BOTTOM

Obr. 6: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)
BOTTOM

Součástky jsou na desce s plošnými spoji osazeny z obou stran a kromě konektorů a integrovaného obvodu jsou velikosti SMD 0603, podle následujícího přehledu.

Seznam součástek
R1             0R    0603
R2,R3          220R  0603
C1             1u    0603
C2             100n  0603
D1             LED R 0603
D2             LED G 0603
IO1            CP2102
J1             Micro USB AB
J2,J3          S1G4

Přesto, že se jedná o miniaturní provedení a je použit integrovaný obvod v pouzdře MLP-28 (které je velmi podobné běžnějšímu QFN), osazují se desky i ručně velice dobře. Samozřejmě pouze za předpokladu použití kvalitních nástrojů a dostupné pájecí kapaliny.


Obr. 7: Rozložení pinů modulu PU232C

Instalace modulu
Po připojení modulu k USB portu počítače je systémem nalezen nový hardware a jsou vyžadovány příslušné ovladače. Ty jsou ve své aktuální verzi dostupné přímo na stránkách výrobce, případně v odkazech na konci článku a to v provedení VCP - Virtual COM Port Drivers. Ty po svém nainstalování vytvoří v systému nový virtuální sériový port s nejbližším volným číslem (lze samozřejmě změnit). Na ten je poté možné přistupovat pomocí libovolné nové i stávající aplikace přesně tak, jako kdyby se jednalo o fyzický sériový port.


Obr. 8: Nalezen nový hardware

Kromě VCP může být modul použit i v tzv. USBXpress režimu, který využívá možnosti Windows API. Pro jeho použití, stejně jako vytvoření speciálních ovladačů pro konkrétní zařízení (zde je potřeba zajistit si své jedineční VID a PID) je možné použít volně dostupnou aplikaci USB Driver Customization. Aplikace je dostupná na webových stránkách výrobce a to včetně podrobného návodu, který krok za krokem seznamuje s jednotlivými možnostmi konfigurace. Zájemce tedy odkazuji na příslušné materiály.


Obr. 9: Virtuální sériový port v systému Windows XP a možnosti jeho konfigurace

Na webových stránkách Silicon Labs jsou v současné době k dispozici ovladače pro následující typy operačních systémů počítačů a přenosných zařízení:

OS Windows Mobilní Windows Jiné OS
Windows XP
Windows Server 2003
Windows 2K
Windows Vista
Windows 7
Windows CE 6.0
Windows CE 5.0
Linux 2.6.x
Linux 2.4.36
Macintosh OSX

Při použití uvedeného modulu PU232C platí stejná omezení, plynoucí z USB portu, jako v případě PU232R a ostatně všech USB-UART(RS232) převodníků. Problém je v tom, že převodník netvoří přímé fyzické spojení mezi sériovým portem a aplikací. Veškerá data jsou přenášena vždy po blocích a to pouze v závislosti na operačním systému počítače a jeho aktuálního vytížení (typ. po 10 ms). Pokud tedy bude aplikace pracovat například tím způsobem, že při každém odeslaném bytu bude čekat na potvrzení, výrazným způsobem se sníží dostupná přenosová rychlost, neboť každý byte bude odeslán nejdříve po 10 ms. Opačná situace však nastává v případě, kdy aplikace přenáší větší množství dat a až poté čeká na potvrzení. V tom případě se při každém přístupu operačního systému k USB portu přenesou všechna aktuálně dostupná data (tedy nejlépe celá vyrovnávací paměť obvodu) a je možné dosáhnout plné přenosové rychlosti.


Obr. 10: Modul PU232C
 
Obr. 11: Modul PU232C - pohled zespodu

Napájecí napětí +5 V z USB portu vyvedené na piny modulu může sloužit pro napájení celého zařízení. V tom případě je však potřeba nepřekročit vyžádaný proud, zvolený při konfiguraci obvodu, případně aplikaci navrhnout v kombinaci se signálem SUSPEND, dostupném na pinu modulu. Využití tohoto napětí v aplikaci je však doporučeno pouze v případě zařazení rychlé pojistky o maximálním proudu 0,5 A, což z důvodu možných škod v případě závady či zkratu v aplikaci. Běžně dostupné základní desky PC obvykle obsahují ochranné obvody, omezující v případě zkratu výstupní proud, avšak není to podmínkou. V případě, kdy na základní desce počítače není takový obvod osazen, je USB port schopen v případě zkratu dodat i více než 20 A, pocházejících z napájecího zdroje. To samozřejmě logicky vede k rozsáhlým destruktivním účinkům.

Dostupnost osazeného modulu
Uvedené moduly, samostatné desky s plošnými spoji i Micro-USB 2.0 kabely naleznete v našem elektronickém obchodě na adrese shop.pandatron.cz.

Odkazy & Download:
VCP ovladače
Informace o obvodu CP2102
Datasheet obvodu CP2102

PU232C - převodník USB-UART, modul
PU232C - PCB
USB 2.0 propojovací kabel A-MicroB, 1.8m







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (16):

Zobrazit starší 30 dnů (16)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Anténa 2J020 - 900/1800/2400MHz
Anténa 900/1800/2400MHz, přímá s konektorem SMA.
Skladem od 83 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007