. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
PU232F a PU232S - Převodníky USB/RS232
17. května 2011 - 10:44 | Pandatron | PU232F a PU232S - Převodníky USB/RS232 | Komentářů: 1  

PU232F a PU232S - Převodníky USB/RS232

Doplnění řady USB modulů/převodníků na sériový port RS232 s ověřeným obvodem CP2102 od společnosti Silicon Labs. Moduly řady PU232 přitom nahrazují problematický modul PU232R, kde byl problém s výrobou a jeho prodej byl již ukončen. Stejně jako v předchozím případě, jsou i pro PU232F a PU232S dostupné i samostatné desky s plošnými spoji a veškeré výrobní podklady.

Moduly PU232F a PU232S představují malé převodníky rozhraní USB na sériový port RS232/UART. Jejich základem jsou ověřené obvody CP2102 firmy Silicon Labs, které podporují asynchronní přenos dat rychlostí až 1 Mb/s. Oba moduly mají přitom vyvedeny všechny obvyklé piny – TXD, RXD, RTS, CTS, DSR, DTD, CD, RI a případně další pomocné, takže se jedná o tzv. RS232 Full, který některá zařízení vyžadují. Připojení k PC je realizováno prostřednictvím univerzálního rozhraní USB 2.0 Full-speed (12 Mbps), ze kterého jsou moduly rovněž napájeny.

Moduly PU232F a PU232S jsou tedy shodné s PU232C, pouze se liší vyvedením všech signálů v TTL úrovních (PU232 - Full) a nebo v doplnění o převodník na RS232 úrovně (PU232 – S). Další popis bude tedy vycházet z popisu PU232C.

Obvody CP2102-GM, které tvoří základ všech uvedených převodníků, patří do rodiny USB převodníků CP21xx firmy Silicon Labs, které se vyznačují vysokým stupněm integrace a vysokým výkonem. Obvody jsou přitom obvodově shodné s produkty řady FT232 - FT232RL a FT232RQ firmy FTDI. CP2102 je však dostupný pouze v kompaktním provedení MLP-28, ve kterém kromě základního převodníku, použitého i v dalších obvodech téže řady, integruje i potřebný 48 MHz oscilátor, 1 KB paměť EEPROM pro uložení konfigurace či například dvě vyrovnávací paměti pro příjem a vysílání dat - buffery.

Na následujícím obrázku je vnitřní blokové schéma obvodu CP2102.


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

Díky malým rozměrům a dalším přednostem obvodů CP2102 mohou být i převodníky z řady PU232x navrženy jako kompaktní, snadno použitelné modul s konektorem typu Micro-USB na straně jedné a klasickým pinovým konektorem s roztečí 2,54 mm na straně druhé (PU232C a PU232F), nebo převodníkem na napěťové úrovně RS232 Full a konektorem D-Sub 9 (PU232S). Malé konektory Micro-USB byly přitom zvoleny záměrně, kvůli jejich zdokonalené verzi. Oproti konektorům Mini-USB mají totiž pružinkový mechanismus, který po zasunutí zacvakne a konektor v něm pevně drží. V řadě PU232x jsou tedy jak zástupci pro použití v kontaktním poli nebo integraci (osazení) do produktů, tak i plně samostatné převodníky USB / sériový port, které mohou být použity s libovolným zařízením.


PU232F (Full)

Schéma zapojení:
Na následujícím obrázku je schéma zapojení modulu PU232F a obvodem CP2102.


Obr. 2: Schéma zapojení

Modul obsahuje pouze jediný integrovaný obvod, 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, ale i všechny pomocné: DSR, DTD, CD, RI, umožňující hardwarové i softwarové řízení toku dat a podporu dalších aplikací. Kromě napájecího napětí z USB portu (tedy +5V) jsou dále vyvedeny i piny RESET, SUSPEND, -SUSPEND a 3V3OUT, pocházející z integrovaného napájecího regulátoru. Napěťová úroveň datových a konfiguračních pinů je 3,3 V. Piny jsou však 5 V tolerantní, což znamená, že umožňují i připojení například k 5 V mikroprocesoru. Přímo, bez potřeby úrovňového převodníku.

Dále jsou na modulu osazeny dvě LED, určené k indikaci probíhající komunikace. Dioda D1 bliká při vysílání dat z modulu PU232F do připojeného zařízení a D2 naopak při příjmu dat modulem. Konektor J4 není osazen a umožňuje libovolné využití.


PU232S (RS232)

Schéma zapojení:
Na následujícím obrázku je schéma zapojení modulu PU232S a obvodem CP2102 a úrovňovým převodníkem MAX3243.


Obr. 3: Schéma zapojení

Modul obsahuje opět již zmíněný CP2102, ten je zde však doplněn o úrovňový převodník MAX3243. Další změna je i v případě USB konektoru, který je zde nahrazen typem USB A. Díky tomu je převodník možné snadno zasunou přímo do notebooku a ihned použít. Avšak stejně jako v případě ostatních modulů PU232, je i tento modul napájen přímo USB portu počítače.

Na druhé straně modulu je osazen klasický konektor typu D-sub 9pin, samec, obvyklý u sériového portu. Konektor má osazeny všechny piny, tedy opět RxD, TxD, RTS a CTS, stejně jako DSR, DTD, CD a RI. Díky tomu umožňuje nejen hardwarové a softwarové řízení toku dat, ale podporuje připojení i těch zařízení, které využívají všechny piny sériového portu.

Dále jsou na modulu opět osazeny dvě LED, indikující probíhající komunikaci. Dioda D1 indikuje vysílání dat z modulu PU232S do připojeného zařízení a D2 indikuje naopak příjem dat modulem. Konektor J3 slouží v případě potřeby vývoje. Na jeho piny se lze snadno připojit klasickými kablíky a propojit se z vyvíjeným zařízením, kontaktním polem nebo měřicím přístrojem.


Konstrukce
Oba moduly PU232F a PU232S jsou realizovány na oboustranné desce s plošnými spoji s oboustranně provedenou nepájivou maskou a potiskem, podle následujících obrázků.


Obr. 4: Rozmístění součástek PU232F
TOP

Obr. 5: Plošný spoj PU232F (pro originál 600dpi klikněte)
TOP

Obr. 6: Rozmístění součástek PU232F
BOTTOM

Obr. 7: Plošný spoj PU232F (pro originál 600dpi klikněte)
BOTTOM

Obr. 8: Rozmístění součástek PU232F
TOP

Obr. 9: Plošný spoj PU232F (pro originál 600dpi klikněte)
TOP

Obr. 10: Rozmístění součástek PU232F
BOTTOM

Obr. 11: Plošný spoj PU232F (pro originál 600dpi klikněte)
BOTTOM

U modulu PU232F jsou součástky na desce s plošnými spoji osazeny z obou stran. U PU232S jsou pouze z jedné strany. Všechny součástky, kromě konektorů a integrovaných obvodů, jsou velikosti SMD 0603, podle následujících přehledů.

Seznam součástek PU232F
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          S1G7
J4             S1G3
Seznam součástek PU232S
R1             0R    0603
R2,R3          220R  0603
C1             1u    0603
C2,C3,C7       100n  0603
C4,C5,C6       470n  0603
D1             LED R 0603
D2             LED G 0603
IO1            CP2102
J1             USB 1x90 A USB
J2             CAN9V
J3             S1G9

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. 12: Rozložení pinů modulu PU232C
 
Obr. 13: Rozložení pinů modulu PU232F

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 později změnit v systému). Na ten je poté možné přistupovat pomocí libovolné nové i stávající aplikace přesně tak, jako kdyby se jednalo o fyzický sériový port.


Obr. 14: 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 jedinečné 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. 15: 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:

Podporované operační systémy:

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 uvedených modulů PU232S a PU232F platí stejná omezení, plynoucí z USB portu, jako v případě PU232C 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, výraznou měrou se tím 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. 16: Modul PU232F

Obr. 17: Modul PU232S

Napájecí napětí +5 V z USB portu, které je vyvedené na piny modulů PU232C a PU232F, 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, který je také dostupný na pinech modulu. Využití tohoto napětí v aplikaci je však doporučeno pouze v případě zařazení rychlé pojistky o maximálním proudu 0,5 A, což je 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
PU232F - převodník USB-UART, modul
PU232S - převodník USB-RS232, 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
Příbuzné články:
USB převodník PU232R
USB modul PU232C
PU232F a PU232S - Převodníky USB/RS232

Komentáře (1):

Zobrazit starší 30 dnů (1)...

host
1. Dne 23. 05. 2011 v 01:05 zaslal host
rs485
Já bych se přimlouval spíš za převodník USB/RS485.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Elektronické časové relé
Programovatelné časové relé - TIMREL přináší univerzální použití v oblasti časového a sekvenčního spínání.
Skladem od 420 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