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基于Microchip MCP2200的USB转UART转换器
发布时间:2021-04-03
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基于Microchip MCP2200的USB转UART转换器
发布时间:2021-04-03
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如今,USB端口已广泛用于电子设备和计算机之间的数据交易。在许多情况下,不需要直接与USB端口通信,因此电子设计人员使用USB到UART(RS232-Serial)转换器芯片,因此USB端口被转换为计算机上的虚拟COM端口。许多设计师的最初想法是使用FTDI芯片进行USB到UART的转换。选择FTDI芯片没错,但是它们很昂贵。

因此在本文中,我介绍了一种廉价的USB至UART转换器模块,该模块使用Microchip的MCP2200芯片。该转换器支持3.3V和5V串行逻辑电平,并使用三个LED指示器进行电源连接,数据传输和数据接收。

该模块支持串行CTS和RTS引脚,以及六个可用于直接控制连接设备的GPIO。已使用Siglent SDS2102X Plus示波器的UART解码功能检查并解码了模块的串行数据。

A.电路分析

图1显示了USB转UART转换器模块的示意图。原理图已分为几个部分,以进行更好的视觉检查。

图1,USB转UART转换器模块的示意图

IC1是Microchip的MCP2200 [1] USB转UART转换器芯片。它支持高达12Mb / s的全速USB,并采用20引脚SOIC封装。因此,很容易焊接该组件以进行原型制作。它还配备了RTS和CTS引脚以及六个GPIO。 

R1是复位引脚的上拉电阻,C1和C2是去耦电容,以减少电源噪声。C3,C5和Y1构成时钟生成单元。C6降低了VUSB导轨噪声。 

USB1是用于USB电缆连接的SMD USB-mini连接器。C4和FB1降低了+ 5V USB电源噪声。图2显示了SMD USB-B微型连接器的图片。

图2,一个SMD USB-mini连接器

REG1是RT9166-33GX [2],它是采用小型SOT-89封装的线性3.3V稳压器。根据数据表:“ RT9166 / A系列是CMOS低压差稳压器,针对超快速瞬态响应进行了优化。这些器件能够提供300mA或600mA的输出电流,压差分别为230mV或580mV。RT9166 / A系列针对CD / DVD-ROM,CD / RW或无线通信电源应用进行了优化。RT9166 / A稳压器可使用低至1μF的输出电容器稳定。其他功能包括超低压差,高输出精度,限流保护和高纹波抑制比。这些器件的固定输出电压范围为1.2V至4.5V,每步为0.1V。RT9166 / A稳压器提供3引脚SOT-23(仅RT9166),SOT-89,SOT-223,TO-92,

P3是3针公头,允许用户通过使用跳线在3.3V和5V逻辑电平之间切换。D1,D2和D3是三个SMD LED,它们指示正确的USB电缆连接,数据发送和接收。R2,R3和R4用于限制LED的电流。

B.PCB布局

图3显示了USB转UART转换器模块的PCB布局。它是两层PCB板,所有组件封装均为SMD(引脚连接器除外)。

图3,使用MCP2200的USB转UART转换器的PCB布局

图4是顶层和底层的单独视图,因此红色层是顶层,蓝色层是底层。

图4,PCB顶层和底层的单独视图

当我决定为该项目设计原理图和PCB时,我意识到我的组件库存储中没有IC1 [3]和REG1 [4]的组件库。因此,与往常一样,我决定使用SamacSys IPC额定组件库,并使用免费的SamacSys工具和服务安装了缺少的库(示意图,PCB尺寸,3D模型)。有两种方法可以将库导入到Electronic designing CAD软件中:您可以访问componentsearchengine.com并下载和导入库,也可以使用SamacSys CAD插件直接将模型搜索/导入到设计环境中。

图5显示了所有受支持的电子设计CAD软件,很明显,所有已知软件均受支持。我使用了Altium Designer支持

        

图5,SamacSys插件支持的所有电子设计CAD软件

图6,SamacSys Altium插件中的选定组件库

C.组装

图7显示了组装后的PCB板的俯视图,图8显示了仰视图。PCB板由PCBWay制造。我最多可以拿10个板,没有价格变动。铜,丝网印刷和阻焊膜的质量都很好,所以我完全不用焊接元件。组件的最小封装大小为0805。 

图8,组装好的PCB板的底视图

D.测试与测量

在完成焊接(或收到组装好的电路板)之后,如有必要,应将模块连接到计算机并配置MCP2200芯片。Microchip提供了用于配置芯片[7]的实用程序软件,名为“ MCP2200配置实用程序”。图9显示了该实用程序软件的屏幕截图。就我而言,第一次尝试时,LED没有闪烁,因此我必须在配置中启用闪烁。

图9,Microchip MCP2200配置实用程序

图10提供了模块的接线图。使用本指南,您在连接和接线方面应该没有任何问题。

图10,USB转UART模块的接线图

我将模块(计算机是发送器)的RX信号连接到Siglent SDS2102X Plus示波器[8],以检查信号并解码数据。同时,我玩跳线以在3.3V和5V逻辑电平之间切换。图11显示了UART信号和解码后的数据,图12显示了具有使能结果列表的相同信号,该结果列表可用于检查时序,错误等。

图11,使用Siglent SDS2102X Plus示波器解码的RX-UART数据

图12,使用Siglent SDS2102X Plus示波器解码的RX-UART数据(启用的结果列表)

E.物料清单

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