低成本的USB转双高速串口的实现方案

简介: 低成本的USB转双高速串口的实现方案

   最近在看一个基于Linux系统开发的代码,拿到代码第一步就是看打印,根据log信息来看代码的执行过程,在了解到串口的波特率是1500000后,苦于手上没有更高速的TTL模块,于是还是使用CH340G的模块去尝试了一下,果然,波特率太高了,CH340G不支持,是一条打印信息都没有。


       于是激发了我要做一个高速的USB转串口的决心,为了在平常调试项目中方便,本次低成本的实现方案中主要实现了以下功能,还严格控制板子的大小,方便日常使用:

   


a) 实现了USB转双串口,宽范围的波特率支持,50bps~12Mbps

b) 实现了隔离串口的通讯,能更加安全的实现不同设备之间的通讯(使用高速光耦作隔离,最高可达到10M的开关速度)

c) 实现了串口转485的接口,能适配常用的工业上的通讯,支持Modbus的协议通讯

d) 实现了串口电平的3.3V和5V的支持

e) 两路串口都增加了指示灯指示通讯过程

f) 使用常用的Type-C接口,支持正反插

g) 芯片全引脚引出,方便后期的功能拓展和调试



既然制定了目标,那么第一步就是选择方案,选择的方案至少需要满足以下条件:
1、支持USB转双串口2、成本低
3、支持最少1.5Mbps的通讯速率
基于以上需求,寻找到了两款可以使用的芯片,分别是FT2232和CH342F,他们在电商平台的价格分别是:


价格上差了10倍左右,结合我羞涩的钱包,果断选择了CH342F的方案,CH342F是南京沁恒微电子生产的一款芯片,巧了,我就在南京,因此就在他们的官网上申请了两个样品,一分钱不要(白嫖就是香),进一步降低了我的成本,哈哈。


确立了方案后就是看芯片手册了,按照芯片手册的要求设计电路,弄懂每个Pin脚的功能、参数等就可以开始设计电路了。


最后的电路如图所示,电路也是非常的简单。


下面是PCB:

上述的工作完成后就是发板子大洋啦,静静的等地几天,板子收到后就开始贴片,贴片之后的效果如下图所示:忽略我拙略的焊工,哈哈,QFN焊接真费事啊。



开始测试:


1、首先检查各点电压工作正常后查看设备管理器是否有两个COM口,如果有的话就很nice了,不出意外的话就出意外了,通电后电压正常,但是一个串口设备都没有?

果断想到可能是驱动的问题引起的,因此在沁恒的官网上下载了CH342F的驱动,安装后继续测试:(驱动下载地址:http://www.wch.cn/search?t=all&q=CH342F


驱动就是无脑安装,这里就不介绍了,双击后点击安装即可。

安装完驱动后听到了电脑发出的美妙的响声,是识别的设备的声音,查看设备管理器,两个COM口赫然出现在我的眼前,好了,第一步成功了。


2、测试两个串口的通讯速率(这是我最关心的,能否达到要求的1.5Mbps)

下图中使用的波特率是2Mbps:

上述测试可以满足我的需求1.5Mbps


3、485功能测试

连接图如下图所示:黄色为485 A线,蓝色为B线,使用USB转串口模块连接到本次设计中的电路上,测试如下:

可以看出收发是正常的


至此差不多就测试完啦,也能满足我的需求,转出来的双串口可以同时接两个串口设备调试,在电脑端只需要一个USB口即可,占用电脑资源少,且本设计的通讯速度高,能满足大部分的应用开发,集成了485通讯接口,同时适合工业控制上的需求。


如果有小伙伴需要相关文件在评论区留言邮箱哈,我会准时发出,也可以关注公众号,在公众号中发送 “低成本的USB转双高速串口” 字样获取相关资料。

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