USB-RS 232转换卡的设计与实现
2USB-RS232转换卡的设计
2．1 协议转换模块的设计
根据原理框图，选择恰当的协议转换模块是设计该卡的关键。设计转换卡的方法有好几种：一种方法是采用通用的USB控制器，利用其内置的通用异步收发器(UART)在USB与RS 232之间进行信号转换，例如EZ-USB，PIC16C745，CY7C63001等，若没有内置UART，也可以利用通用I／O接口模拟RS 232的收发过程；另外还可以采用单独的USB接口收发器芯片，如ISP1581，PDI-USBD11／12等，但这种方法需要另配微控制器才能工作；第三种就是采用专用的USB与RS 232转换芯片，如CH341芯片，这种芯片的优点是数据接收和发送的协议转换工作全部由芯片独立完成，无需干预，也不用编写芯片的固件。本文采用CH341的简装版CH341T来设计USB-RS232转换卡。图2是一个利用CH341T和MAX232进行USB接口设计的硬件框图。如图所示，该硬件系统由4部分组成：USB接口、CH341T、MAX232和RS 232接口。其中，USB接口用于连接USB主机，在此选用USB总线接口的A型连接头；CH341T用于完成USB接口转RS 232接口的所有硬件功能；MAX232用于完成RS 232与TLL／CMOS的电平转换；RS 232接口用于连接RS 232设备。根据实际需要，选择目前广泛应用的DB9连接器。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/202461.htm
2．2 硬件电路设计
设计USB转RS 232串口的硬件连接图如图3所示。USB总线包括一对5 V电源线和一对数据信号线。通常，+5 V电源线为红色；接地线为黑色；D+信号线为绿色；D-信号线为白色。USB总线提供的电源电流最大可以达到500 mA，CH341T芯片可以直接使用USB总线提供的5 V电源。C3和C4是高频瓷片电容，C3容量一般为4 700 pF～0．02 μF，用于CH341T内部电源节点的退耦；G容量为0．1μF，用于外部电源的退耦。晶振X1、电容C1和C2用于时钟振荡电路。X1的频率是12 MHz，C1和C2是容量为15～30 pF的高频瓷片电容。MAX232提供电平转换。
2．3 驱动程序
连接USB-RS232转换卡的计算机，必须安装CH341T的驱动程序CH341SER．EXE，当模块首次连接到计算机的USB端口时，计算机提示找到新硬件，按照提示完成驱动程序的安装。
安装完驱动程序后，可以通过计算机的USB接口提供仿真串口。在逻辑功能方面，使用方法与普通计算机串口完全相同，支持大多数常用的串口监控及调试工具程序，应用程序可以不做任何修改，可以像存取一个标准的物理串口一样访问这个虚拟串口，在保持软硬件兼容的前提下，将原串口产品转换为USB接口。
3 板卡性能测试方法及其结果
3．1 设备驱动层通信功能测试
USB-RS 232转换卡的性能需要借助可靠的工具来进行测试。利用CH341芯片制造商提供的USB测试程序进行调试，点击搜索CH341串口，出现CH341的串口号为“COM3”的字样(因为目前电脑上已经有两个串口)，这说明USB-RS 232设备已经成功连接到计算机上。
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