Преобразователь USB - UART на CP2102

СЗ2102

Интерфейс UART поддерживается практически всеми микроконтроллерами и весьма удобен при разработке и отладке всяческих МК-девайсов: и прошивку через загрузчик залить, и дебаговые логи устройства на компьютере просмотреть. Но, увы, в современных компьютерах COM-порт постепенно исчезает из числа доступных интерфейсов, будучи вытесненным шиной USB, а в ноутбуках и подавно отсутствует. Это и заставило озадачиться вопросом изготовления переходника USB -> COM. Обычно, такие переходники делают на основе популярной микросхемы серии FT232, но есть у нее пара недостатков: 1) стоимость микросхемы ~150 рублей 2) микроскопические размеры со всеми вытекающими отсюда сложностями пайки и изготовления печатной платы.

В качестве альтернативы FT232 обнаружилась менее известная CP2102, стоящая раза в два дешевле, и имеющая раза в два меньшие размеры да еще и корпус QFN-28 (5мм х 5мм). Эта микросхема представляет собой полностью готовый USB-UART-преобразователь не требующий никакой внешней обвязки (пара фильтрующих конденсаторов на шину питания не в счет) и обладающий следующими возможностями:

• соответствие спецификации USB 2.0, full-speed (12 Mbps)
• интегрированная EEPROM на 1024 байта для хранения ID производителя, ID продукта, серийного номера, описания устройства и т.д.
• скорость виртуального RS232 от 300 bps до 1 Mbits
• поддержка форматов передачи данных 5, 6, 7 и 8 байт данных; 1, 1.5 и 2 стоп-бита, различные контроли четности
• буфер приемника - 576 байт, буфер передатчика - 640 байт
• встроенные источники опорной частоты, встроенный стабилизатор на 3.3В
• Драйвера для Windows Vista/XP/Server 2003/2000, Linux, Mac OS-X / OS-9

Схема

Схема адаптера взята из даташита, опциональная периферия была выброшена и добавлен светодиод для индикации наличия питания.

Вилка DB9 распаяна аналогично выходу COM-порта компьютера, вот его распайка (направление сигналов указано относительно компьютера).

Пин Сигнал Направление Описание 1 CD Вход Обнаружена несущая 2 RXD Вход Принимаемые данные 3 TXD Выход Передаваемые данные 4 DTR Выход Хост готов 5 GND - Земля 6 DSR Вход Устройство готово 7 RTS Выход Хост готов к передаче 8 CTS Вход Устройство готово к приему 9 RI Вход Обнаружен вызов

Основная проблема конструирования переходника - проблема печатной платы и монтажа QFN-28 была решена приклеиванием микросхемы вверх ногами к печатной плате и подпаивание ее выводов проводом ПЭВ 0.1мм. Несколько муторно, зато, миниатюрно. Вот, что в результате получилось:

И в корпусе от DB-9 все выглядит следующим образом:

Драйвера

Теперь, тщательно проверив монтаж, можно испытывать. Девайс обнаружился системой но драйверов windows найти не смогла. Их я скачал на сайте Silicon Labs тут. После чего у меня в системе появился новый порт - COM5 в Windows и /dev/ttyUSB0 в Linux. Теперь, соединив RXD на TXD (2 и 3й выводы вилки переходника) и запустив любой COM-терминал, можно убедиться, что байты отсылаются.. и принимаются.. причем, последние совпадают с первыми..

Один важный момент: уровни сигналов на выходе переходника - ТТЛ и отличаются от уровней сигналов стандартного интерфейса RS232, поэтому, к переходнику нельзя подключить напрямую обычные устройства для COM-порта, более того, это может вывести из строя переходник. Для подключения стандартных COM-устройств необходимо добавить преобразователь уровней на микросхеме семейства MAX232.

Ниже можно скачать проект в Eagle, а также готовый рисунок печатной платы для лазерного утюга (для утюжки двусторонней печатной платы рекомендую печатать рисунок на кальке).

Файлы:
Схемы и платы (Eagle)
Рисунок печатной платы для ЛУТ (Inkscape)
Рисунок печатной платы для ЛУТ (pdf)