. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Převodník USB na sériový port s CP2102
10. prosince 2008 | Pandatron | Převodník USB na sériový port s CP2102 | Komentářů: 18  

Převodník USB na sériový port s CP2102

Jednoduchý převodník USB na plný sériový port vhodný například pro ladění vyvíjených aplikací.

Právě jako pomůcka pro ladění vyvíjených aplikací vznikl tento převodník USB<>UART. Jde o malou destičku, která se připojí do libovolného USB portu a kablíky se propojí s vyvíjeným zařízením, konkrétně například přímo s programovaným procesorem. V libovolném terminálu si poté stačí otevřít virtuální sériový port a začít se zařízením komunikovat.

Převodník může být samozřejmě použit i v libovolném zařízení na trvalo. Jelikož se jedná o malou destičku bez krabičky je jeho pevné umístění do zařízení velice snadné.


Obr. 1: Fotografie převodníku

CP2102
Integrovaný obvod CP2102 firmy
Silicon Laboratories je kompaktní převodník USB na plný sériový port. Obvod obsahuje vše, co je pro tuto funkci potřeba, tedy mimo jiné 3,3V stabilizátor, 48MHz oscilátor i pamět EEPROM určenou pro zápis konfiguračních údajů (VID, PID a pod.).


Obr. 2: Blokové schéma obvodu podle doporučení výrobce

Obvod po svém připojení k počítači PC vytvoří v jeho systému virtuální sériový port, ke kterému je možné připojit se libovolnou aplikací či terminálem.

Základní parametry virtuálního sériového portu jsou tyto:

Data bity: 5, 6, 7, a 8
Stop bity: 1, 1.51, a 2
Typ parity: None, Even, Odd, Mark, Space
Rychlosti Bd: 300, 600, 1200, 1800, 2400, 4000, 4800, 7200, 9600, 14400, 16000, 19200, 28800, 38400, 51200, 56000, 57600, 64000,76800, 115200, 128000, 153600, 230400, 250000, 256000, 460800, 500000, 576000, 9216003

K obvodu jsou na webu výrobce (odkaz je uveden na konci článku) samozřejmě zdarma ke stažení potřebné ovladače jak pro Windows, tak i pro jiné operační systémy.

Konstrukce
Na následujícím obrázku je schéma zapojení převodníku.


Obr. 3: Schéma zapojení

Základem převodníku je obvod IO1 - CP2102 zapojený podle doporučení výrobce. K počítači se převodník připojuje pomocí konektoru J1 typu USB B. Na konektoru J2 typu S2G10W je vyveden kompletní sériový port v TTL úrovních s napětím 3,3V a 5V tolerantních. Znaméná to tedy, že je možné tento port připojit jak k obvodu pracujícím s napětím 3,3V, tak i k 5V obvodu, protože obvod CP2102 na svých pinech snese až 5,8V. Na konektoru J2 je navíc vyvedeno i USB napětí, tedy GND a +5V.
Kondenzátory C1 a C2 slouží k blokování napájecího napětí a napětí interního 3,3V regulátoru v obvodu.

Motiv desky s plošnými spoji včetně rozmístění součástek je na následujících obrázcích.


Obr. 4: Rozmístění součástek - TOP
 
Obr. 5: Rozmístění součástek - BOTTOM
 
Obr. 6: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)

Deska je jednostranná ve třídě přesnosti č.5 (8 mils). Jako první doporučuji osadit obvod IO1 a další SMD součástky. Následovat mohou zbylé konektory klasického provedení.

Instalace driverů a použití převodníku
Pro použití převodníku v počítači je potřeba nejprve stáhnout a nainstalovat potřebné ovladače, které zařízení identifikují a vytvoří v systému virtuální sériový port. Z internetových stránek výrobce (celý odkaz je uveden na konci článku) je tyto ovladače možné stáhnout samozřejmě zcela zdarma.

Instalace driverů proběhne standardně a po jejím ukončení je potřeba restartovat počítač.

Následně je možné připojit převodník k PC, které ho identifikuje a přiřadí mu nainstalované ovladače.


Obr. 7: Nalezen nový hardware

V tuto chvíli je již v systému vytvořen virtuální sériový port a je k němu možné přistupovat pomocí libovolné aplikace.


Obr. 8: Virtuální sériový port COM5

Ve vlastnostech virtuálního sériového portu ve Správci zařízení je možné nastavit například preferovanou rychlost sériového portu. Tato možnost se však příliš nepoužívá, neboť nastavení sériového portu si provádí každá aplikace samostatně.
Je zde však možné nastavit velikost bufferu příchozích a odchozích dat i číslo sériového portu (po jeho změně je potřeba převodník odpojit a znovu připojit k USB portu).


Obr. 9: Nastavení sériového portu

Kromě driverů je možné na webu výrobce bezplatně stáhnout i konfigurační software USBXpress. S jeho pomocí je možné v obvodu naprogramovat jak název výrobku, tak i další informace určené pro USB port (například VID, PID, atd.).

Závěr
Virtuální sériový port pomocí převodníku USB<>UART je dobrá věc například pro ladění aplikací. Není již potřeba převádět napěťové úrovně a jejich počet připojených k jednomu PC je téměr neomezený (255). Datová propustnost je také vyšší než u klasického sériového portu a s obvodem CP2102 je až 1Mbit.

Bohužel má takovéto řešení i své nedostatky. I když je objem přenesených dat vysoký, pro některé aplikace je takovýto převodník téměř nepoužitelný a s jeho použitím je komunikace se zařízením velice pomalá. Toto je způsobeno velice prostým důvodem. Klasický sériový (i paralelní) port reaguje na příchozí data téměř okamžitě, kdežto u USB portu toto není možné. Počítač navazuje spojení s převodníkem pouze několikrát za vteřinu (a to ještě v závislosti na vytížení systému) a tak data musí nějaký čas čekat v obvodu, než si je systém vyzvedne. Toto je problém především pro starší aplikace, které fungují na principu žádost-odpověď a tak například i po každém odeslaném znaku čekají na odpověď ze zařízení.

Na následujících obrázcích jsou fotografie převodníku.


Obr. 10: Převodník USB-UART
 
Obr. 11: Převodník ze strany spojů

Na obr.12 je vidět, že i bezvývodová pouzdra lze letoval ručně mikropájkou a za použití vhodné pájecí kapaliny i velice profesionálně.


Obr. 12: Ručně osazený CP2102

Případným zájemcům o stavbu převodníku mohu nabídnout hotové desky s plošnými spoji (obr.11), které tu mám nevyužité. Obvod CP2102 je možné objednat například v Digikey či Mouseru z cenu od 70Kč/kus, případně i včetně vývojového kitu. Vzorky obvodu je možné objednat přímo z webové stránky výrobce.

Seznam součástek
C1             1u/35V CAP-B
C2             100n 1206
IO1            CP2102-GM
J1             USB-B 90 PCB
J2             S2G10W

Odkazy & Download:
Domovská stránka výrobce -
https://www.silabs.com
CP2102 a podobné obvody - https://www.silabs.com/products/interface/usbtouart/Pages/default.aspx







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

Komentáře (18):

Zobrazit starší 30 dnů (18)...

host
18. Dne 15. 02. 2012 v 20:55 zaslal host
úprava
Dobrý den chtěl bych se zeptat jestli by bylo možné přidat RX a TX diody do zapojení. Docela bych to v tomto zapojení ocenil. Prosím, jen o úpravu schematu nebo popřípadě jak diody zapojit. Děkuji.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
TX-SAW 433MHz BOOST
Vysílač AM 433.92MHz, SAW, High power, 28dBm/15V
od 196 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