CH340G - преобразователь USB - UART

CH340G

Микросхема CH340G - преобразователь интерфейсов USB - UART, выпускаемая китайской компанией WCH появилась на рынке сравнительно недавно, и очень быстро обрела широкую популярность. Из основных причин этого можно выделить:

• низкую стоимость
• хорошую поддержку основными операционными системами - Linux, Windows (XP, 7, 8, 10) и Mac OS X
• работа с уровнями 3.3В и 5.0В
• микросхема требует минимум дополнительных компонентов и имеет удобный для пайки корпус SOIC-16

В частности, эти преобразователи широко используются в китайских клонах ардуино.

CH340G создаёт виртуальный последовательный порт, эмулирующий все функции реального COM-порта (с полным контролем сигналов управления передачей данных - RTS, DTR, DCD, RI, DSR и CTS).

Микросхема поддерживает спецификацию USB 2.0. Скорость обмена по UART может быть в диапазоне от 50 бит/сек, до 2 Мбит/сек. Аппаратная часть поддерживает последовательный дуплексный интерфейс с внутренним буфером FIFO.

Схема включения

Микросхема требует минимум внешних компонентов - 4 конденсатора и кварцевый резонатор. Наличие внутренних подтягивающих резисторы для шины USB и цепей подавления отраженного сигнала позволяет подключать выводы UD+ и UD- непосредственно к соответствующим сигналам разъёма USB.

Схема включения очень проста (библиотеку для Eagle можно скачать в конце статьи):

Вывод V3 является выходом внутреннего источника опорного напряжения для USB интерфейса. При напряжении питания 3.3В он должен быть соединён с Vcc. При напряжении питания 5В, между ним и землёй подключается блокировочный конденсатор ёмкостью 4.7 – 20 нФ.

Вывод R232 является входом включения инверсии RXD. Высокий уровень на нём включает инверсию. Этот вход можно оставить неподключенным, т.к. он имеет внутренний резистор, подтягивающий его к земле.

Кстати, при использовании внешних преобразователей уровней можно получить поддержку интерфейсов RS23, RS422, RS485.

При работе микросхема может потреблять ток от 12мА до 30мА. В режиме сна потребление сокращается до 150-200мА при питании от 5В (и до 50мА - 80мА при питании от 3.3В).

Режимы работы

CH340G поддерживает симплексный, полудуплексный и полнодуплексный асинхронные режимы обмена.

Доступны все стандартные режимы передачи данных:

• 1 стартовый бит и 5-8 битов данных
• 1 или 2 стоп-битов
• бит паритета с проверкой на чётность/нечётность

Кроме CH340G существуют другие виды этой микросхемы.
Микросхемы CH340x с буквами C, N, K, E и B содержат встроенный генератор и им не нужен внешний кварц с его конденсаторами.
Микросхема CH340B также содержит в себе встроенный EEPROM, который можно использовать для хранения разных данных - серийного номера устройства, максимального тока потребления, USB VID/PID, строки с описанием продукта и прочих.
Микросхема CH340K разработана для случаев, когда она питается не от того же самого источника, что микроконтроллер. Она содержит в себе защитные диоды для предотвращения бросков обратного тока.

В таблице ниже приведены поддерживаемые скорости обмена. Зелёным цветом отмечены скорости, которые могут быть достигнуты на AVR-микроконтроллерах, работающих на частотах 8 МГц, 16 МГц и 20 МГц (отклонение частоты передачи при этом находится в допустимых границах).

При этом ошибка временных параметров передатчика не превышает 0.3%, а допустимое отклонение временных характеристик для приёмника может составлять не менее 2%.

Файлы

Библиотека для Eagle

Даташит