基于CP2102的RS232轉(zhuǎn)USB接口的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、基于cp2102的rs232轉(zhuǎn)usb接口的應(yīng)用設(shè)計(jì)目前儀器設(shè)備大都采納rs232接口與計(jì)算機(jī)通信，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，支持熱插拔的標(biāo)準(zhǔn)接口將取代rs232接口，因此計(jì)算機(jī)將越來(lái)越少配置甚至不配置rs232接口。rs232接口與usb接口雖然都屬于串行接幾，但它們的數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議、信號(hào)電平以及機(jī)械銜接方式則不同。這樣計(jì)算機(jī)不能控制現(xiàn)有儀器設(shè)備，解決這一問(wèn)題就得把現(xiàn)有的儀器設(shè)備的rs232接口轉(zhuǎn)換成usb接口。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換有兩種計(jì)劃，一種計(jì)劃是從硬件底層固件開(kāi)頭全面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，該計(jì)劃因?yàn)殚_(kāi)發(fā)成本高、難度大，加之的限制，因而很少采納；另一種計(jì)劃是采納usbrs232橋接器件如cp2102，cp

2、2103舉行設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)通過(guò)usb接口虛擬一個(gè)rs232接口，與傳統(tǒng)設(shè)備器件銜接，設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)接口的形式為usb接口。2 cp2102cp2103簡(jiǎn)介silicon laboratories公司推出的usb接口與rs232接口轉(zhuǎn)換器cp2102cp2103是一款高度集成的usb-uart橋接器，提供一個(gè)用法最小化元件和空間來(lái)實(shí)現(xiàn)rs232轉(zhuǎn)換usb的簡(jiǎn)便解決計(jì)劃。1所示，cp2102cp2103包含了一個(gè)usb功能控制器、usb、和帶有所有調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的異步串行數(shù)據(jù)(uart)，采納5 mm×5 mm mlp-28的封裝。cp2102cp2103作為usbrs232雙向轉(zhuǎn)換器，

3、一方面可以從豐機(jī)接收usb數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為rs232信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面可從rs232外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為usb數(shù)據(jù)格式傳送至主機(jī)，其中包括控制和握手信號(hào)。2.1 usb功能控制器和收發(fā)器2.2 異步串行數(shù)據(jù)總線(uart)接口cp2102cp2103 uart接口包括tx (發(fā)送)和rx(接收)數(shù)據(jù)信號(hào)以及rts、cts、dsr、dtr、dcd和ri控制信號(hào)。uart支持rtscts、dsrdtr和x-onx-off握手。通過(guò)編程設(shè)置uart，支持各種數(shù)據(jù)格式和波特率。在pc機(jī)的com端口編程設(shè)置uart的數(shù)據(jù)格式和波特率。表1為其數(shù)據(jù)格式和波特率。2.3 內(nèi)部eepromcp210

4、2cp2103內(nèi)部集成有1個(gè)eeprom，用于存儲(chǔ)由設(shè)備創(chuàng)造約定義的usb供給商id、產(chǎn)品id、產(chǎn)品解釋、電源參數(shù)、器件版本號(hào)和器件序列號(hào)等信息。usb配置數(shù)據(jù)的定義是可選的。假如eeprom沒(méi)有被oem的數(shù)據(jù)占用，則采納表1所示的默認(rèn)配置數(shù)據(jù)。注重，對(duì)于可能用法多個(gè)基于cp2102cp2103銜接到同一pc機(jī)的oem應(yīng)用來(lái)說(shuō)，則需要專用的序列號(hào)。內(nèi)部eeprom是通過(guò)usb編程設(shè)置的，允許oem的usb配置數(shù)據(jù)和序列號(hào)可以在出廠和測(cè)試時(shí)挺直寫(xiě)入系統(tǒng)板上的cp2102cp2103。cygnal提供了一個(gè)特地為cp2102cp2103的內(nèi)部eep-rom編程設(shè)置工具，同時(shí)還提供免費(fèi)的驅(qū)動(dòng)wind

5、ows dll格式的程序庫(kù)。這個(gè)程序庫(kù)可將。eep-rom編程步驟集成到oem在創(chuàng)造中舉行流水線式測(cè)試和序列號(hào)的管理的自定義軟件中。eep-rom的寫(xiě)壽命的典型值為100 000次，數(shù)據(jù)保持時(shí)光為100年。為了防止更改usb描述符，應(yīng)將其鎖定。2.4 其他功能cp2103除上述功能外也可實(shí)現(xiàn)rs485接口與usb接口轉(zhuǎn)換功能，cp2103支持4個(gè)可根據(jù)控制信息定義的gpio引腳。3 典型應(yīng)用3.1 硬件電路設(shè)計(jì)原設(shè)備的rs232接口僅用txdrxd 2個(gè)引腳信號(hào)和地3條線。單片機(jī)8031與rs232接口間的電平驅(qū)動(dòng)采納公司的max202cpe，而采納光電耦合器6n137實(shí)現(xiàn)隔離。采納cp210

6、2改造的接口應(yīng)用電路2所示。該電路已通過(guò)制板和軟硬件調(diào)試，徹低牢靠。串口擴(kuò)展，儀需23只外部去耦器，regin端需加0.1f與1.0f并聯(lián)的去耦電容。cp2102的供電電源由計(jì)算機(jī)的usb接口提供，再銜接3只庇護(hù)管以便于用法。該電路僅用法cp2102的uart總線上txdrxd 2個(gè)引腳，其余懸空。單片機(jī)可挺直識(shí)別cp2102的uart總線上信號(hào)，為確保數(shù)據(jù)收發(fā)的穩(wěn)定性，避開(kāi)通信過(guò)程產(chǎn)生干擾，采納光電耦合器隔離，并將rst采納一只4.7 k上拉至vdd。當(dāng)cp2102轉(zhuǎn)換器與主機(jī)銜接后，必需按照操作系統(tǒng)挑選相對(duì)應(yīng)的虛擬串行口驅(qū)動(dòng)程序。不必修改設(shè)備的應(yīng)用程序，就像存取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理串口一樣拜訪該虛擬串口，端口設(shè)備會(huì)產(chǎn)生“cp2102 usb to uart bridge controller(com×)”的新端口(×隨計(jì)算機(jī)的配置而異)，此時(shí)解釋驅(qū)動(dòng)程序安裝勝利。實(shí)質(zhì)上，全部針對(duì)虛擬串口的數(shù)據(jù)通信都足以u(píng)sb總線傳輸實(shí)現(xiàn)的，但在設(shè)備上，收發(fā)則是rs232數(shù)據(jù)。3.2 軟件設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)采納的通訊控制函數(shù)，按串行口方式設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)接口通訊軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)通訊程序如下所示。該通訊程序在波特率9 600600調(diào)試，通訊精確牢靠。4 結(jié)束