. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
MCP2200 a modul USB I/O
5. července 2011 - 8:00 | Pandatron | MCP2200 a modul USB I/O | Komentářů: 5  

MCP2200 a modul USB I/O

Představení obvodů MCP2200 od společnosti Microchip a modulu USB I/O a rozraní UART, konfigurace a základního ovládání pomocí dostupné aplikace.

Obvody MCP2200 od společnosti Microchip představují integrované USB – I/O převodníky, doplněné zároveň o uživatelský UART. Jako novinku jsme je zde představili zhruba před rokem v článku USB převodník od Microchipu. Nyní jsou obvody i u nás běžně dostupné v kusovém množství, a jelikož se jedná o zajímavý produkt, připravili jsme k němu malý, snadno použitelný modul.

MCP2200
Obvody MCP2200 jsou ve skutečnosti naprogramovaným mikrokontrolérem PIC18F14K50, od téže firmy. Mají naprosto shodné rozložení pinů a provozní vlastnosti, pouze na sobě nesou jiné označení.


Obr. 1: Blokové schéma obvodu MCP2200

Jak je vidět, blokové schéma obvodu je poměrně jednoduché a vychází z integrovaných periferií výchozího mikrokontroléru. Vstupem je integrovaný USB port a PHY, následovaný programovým USB kontrolérem. Na druhé straně obvodu je až osm libovolně konfigurovatelných I/O (vstupně/výstupních) pinů, případně šest, kdy se dva piny použijí pro konfigurovatelné indikační LED. Rovněž je k dispozici hardwarový sériový port UART, tedy RS232 v TTL úrovních, včetně řídicích pinů RTS a CTS.

Základní vlastnosti:

  • Podpora Full-Speed USB (12 Mb/s)
  • Implementace USB Protocol Composite Device CDC Device
  • 128 bytů vyrovnávací buffer je rozdělen na 64 B pro vysílání a 64 B pro příjem
  • Plně konfigurovatelné VID, PID a deskriptor
  • Možnost napájení z USB portu či zařízení
  • Dostupnost USB driverů typu VCP pro Windows XP(SP2 a lepší)/Vista/7
  • Konfigurační nástroje pro pohodlnou volbu vlastností sériového portu
  • Podpora přenosové rychlosti v rozmezí 300 baud až 1 M baud
  • Hardware flow control
  • Indikační LED - TxLED a RxLED
  • Pracovní rozsah napětí od 3,0 do 5,5 V
  • ESD ochrana >4 kV HBM
  • Dostupný v průmyslovém teplotním rozsah: -40 °C až +85 °C

Obvody MCP2200 jsou dodávány již naprogramované, takže je stačí pouze připojit přes USB port k PC a použít. Spolu s obvody jsou dostupné příslušné ovladače, které v systému vytvoří nové USB zařízení pro přístup k I/O pinům a zároveň ovladače pro VCP, které vytvoří virtuální sériový port. Ten se v systému chová jako klasický sériový port, emulovaný přes USB a je dostupný z libovolné aplikace.

Modul USB I/O (PUSBIO)
Pro usnadnění vývoje, ale i pro použití v jednoduchých zařízeních, jsme s obvodem MCP2200 navrhli jednoduchý USB I/O modul. Modul PUSBIO přímo na své desce obsahuje Micro USB konektor a na dvou lištách (s rozestupem vhodným i pro použití v kontaktním poli) má vyvedeny všechny I/O a UART piny.

Na následujícím obrázku je uvedeno schéma zapojení modulu PUSBIO.


Obr. 2: Schéma zapojení modulu PUSBIO

Schéma vychází s doporučeného zapojení obvodu MCP2200 (IO1), který je na něm rovněž jediným aktivním prvkem. Obvod je řízen krystalem X1 na frekvenci 12 MHz a napájen přímo z USB portu počítače. USB port se připojuje ke konektoru J1 typu Micro USB a napájecí napětí se k modulu vede přes ochranný rezistor R1. Obvod MCP2200 si pak přímo na svém čipu vytváří napájecí napětí 3,3 V, potřebné pro komunikační rozhraní. Výstup integrovaného regulátoru je na pinu VUSB zablokováno kondenzátorem C4 a rovněž vyveden na pinové lišty. Lišty J2 a J3 jsou standardní, s roztečí pinů 2,54 mm a vlastní vzdáleností 500 milů. Všechny I/O a datové UART piny mají výstupní úroveň 5 V, nízké napětí (3,3V) se používá pouze pro napájení interních obvodů USB rozhraní.

Aby bylo možné využít všech osm dostupných I/O pinů, nejsou použity alternativní funkce LED na pinech GP6 a GP7. Místo toho jsou dvě LED D1 a D2 připojeny přímo na datové piny rozhraní UART.

Konstrukce
Na následujících obrázcích je uveden motiv desky s plošnými spoji a rozmístění součástek.


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

Deska je oboustranná s nepájivou maskou a potiskem. Pokud máte zájem o vlastní výrobu, je možné vygenerovat výrobní podklady přesně podle požadavku.

Jinak vyjma konektorů a krystalu jsou všechny součástky typu SMD, obvyklé velikosti 0603 s dostatečně velkými piny a mezerami i pro ruční osazení.

Seznam součástek
R1             0R    0603
R2,R3          220R  0603
C1             1u    0603
C2,C3          10p   0603
C4             100n  0603
D1,D2          LED   0603
X1             12 MHz
IO1            MCP2200-I/SS
J1             47590-0001
J2,J3          S1G8

Instalace a konfigurace 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.

Ovladače po instalaci 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. 7: Virtuální sériový port a jeho konfigurace

Pro přístup k I/O pinům modulu jsou od výrobce dostupné příslušné knihovny, použitelné při vývoji vlastní aplikace. Stejně tak jsou webu Microchipu dostupné příslušné aplikační poznámky a příklad použití.

Pro konfiguraci obvodů a základní ověření funkce je rovněž na webu společnosti Microchip dostupná aplikace MCP2200 Configuration Utility.


Obr. 8: Aplikace MCP2200 Configuration Utility

S její pomocí je možné nejen měnit VID&PID a základní nastavení obvodu, ale také konfigurovat jednotlivé piny na vstupní či výstupní a určovat jejich výchozí hodnotu. Což se dá použít i pro jednoduché ověření funkce obvodu. Kolonky Manufacturer a Product slouží k nastavení jména zařízení a výrobce, které se zákazníkům zobrazí při novém připojení modulu k počítači.

Při použití uvedeného modulu PUSBIO jako převodníku na sériový port zde platí stejná omezení, plynoucí z USB portu, jako v případě převodníků PU232C/PU232F a ostatně všech USB-UART(RS232) převodníků. Problém je v tom, že obvody 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 aktuálním 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 tím sníží dostupná přenosová rychlost, neboť každý 1 B 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. 9: Modul PUSBIO

Napájecí napětí +5 V z USB portu vyvedené na piny modulu může sloužit pro napájení celého zařízení. V tom případě je však potřeba nepřekročit maximální proud USB portu, případně aplikaci navrhnout v kombinaci se signálem SUSPEND, dostupném na pinu GP0 modulu. Využití tohoto napětí v aplikaci je však z důvodu možných škod v případě závady či zkratu v aplikaci doporučeno pouze v případě zařazení rychlé pojistky o maximálním proudu 0,5 A. 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 a může poškodit i samotný počítač.

Dostupnost 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:
Domovská stránka firmy Microchip
Informace o obvodu MCP2200
Datasheet MCP2200
MCP2200 Drivers and Utilities

USB I/O s MCP2200 v eShopu
USB převodník od Microchipu
P14K50 - Vývojový modul pro PIC18F14K50 v eShopu







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

Komentáře (5):

Zobrazit starší 30 dnů (5)...

host
5. Dne 04. 11. 2011 v 04:39 zaslal host
Bez titulku
Pěkný by byl modul s relátky. Že by se jen připojil pomocí svorkovnic z jedné strany a USB konektoru z druhé.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232S - Převodník USB/RS232
Převodník USB / RS232 s obvody FTDI a plným sériovým portem RS232 Full.
Skladem od 395 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