Китайская компания WCH является разработчиком и производителем микросхем семейства CH340. Драйвера CH340/CH341 CH341SER.EXE или CH341SER.ZIP и техническое описание микросхемы CH340С можно скачать со страницы производителя.
CH340/CH341 Драйвер USB для последовательного порта Windows, поддерживает Windows XP/Vista/7/8/8.1/10/11/ SERVER 2003/2008/2012/2016/2019/2022 -32/64bit, сертифицирован Microsoft WHQL, поддерживает USB для 3-линейный и 9-линейный последовательный порт.
Хочу обратить внимание на микросхему CH340N, имеющую корпус SOIC-8. Подробно про эту микросхему можно прочитать в статье: "Микросхема CH340N – недорогой преобразователь интерфейса USB в последовательный порт UART"
Микросхема CH340C имеет корпус SOIC-16 и содержит встроенный тактовый генератор, но имеет недостаток, заключающийся в отсутствии серийного номера. Основная информация будет представлена из технического описания CH340DS1.PDF
Возможности микросхемы:
- Полно скоростной интерфейс USB 2.0.
- Эмуляция стандартного интерфейса UART или возможность расширить дополнительный UART через USB.
- Оригинальные приложения UART полностью совместимы без каких-либо изменений в операционной системе Windows системы.
- Аппаратный полнодуплексный интерфейс UART со встроенным буфером передачи-приема, поддерживает связь на скоростях передачи данных от 50 бит/с до 2 Мбит/с.
- Поддерживает распространенные сигналы интерфейса MODEM RTS, DTR, DCD, RI, DSR и CTS.
- Обеспечивает дополнительный интерфейс RS232, RS485, RS422 и т.д. через внешнюю микросхему преобразования напряжения.
- Поддерживает напряжения питания 5 В и 3,3 В.
- Имеет встроенный тактовый генератор, внешний кристалл не требуется.
- Соответствующую требованиям RoHS бессвинцовая упаковка SOP-16.
Микросхема разработана в соответствии со встроенным дизайном USB2.0, при котором не рекомендуется подключать внешние последовательные резисторы к контактам UD+ и UD-. Микросхема CH340 имеет встроенный подтягивающий резистор USB, контакты UD+ и UD- должны быть подключены напрямую к шине USB. Неиспользуемые выводы микросхемы CH340Cдолжны оставаться не подключенными.
Распиновка микросхемы CH340C с описанием выводов представлена в таблице.
Микросхема CH340C имеет встроенную схему сброса при включении питания и поддерживает питание +5 или +3,3 В. Время внутреннего сигнала “сброс” находится в диапазоне 20…50 мс. При использовании источника питания +5 В, вывод VCC подключается к питанию +5 В, а вывод V3 должен соединяться с развязывающим конденсатором 0,1мкФ. При использовании источника питания +3,3 В, вывод V3 должен быть соединен с выводом VCC, оба питаются от источника питания 3,3 В, а напряжение другой цепи, которая подключается к CH340С, не может превышать 3,3 В.
Контакт DTR# микросхемы CH340С используется как входной контакт конфигурации до завершения конфигурации USB. Внешний подтягивающий резистор 4,7KΩ может быть подключен к этому выводу, чтобы генерировать низкий уровень по умолчанию во время инициализации USB, для подачи большего тока питания от шины USB через дескриптор конфигурации.
В последовательном режиме UART микросхема CH340С содержит: контакты передачи данных, сигналы интерфейса MODEM и дополнительные выводы.
Контакты передачи данных содержат: TXD и RXD. RXD остается высоким, когда прием UART не используется. Для микросхемы CH340C, если на контакт R232 подается высокий уровень, будет включена вспомогательная функция RS232, внутренний инвертор автоматически вставляется в RXD, и по умолчанию контакт становится низким. Когда передача UART простаивает, TXD CH340C остается высоким.
Сигналы интерфейса MODEM содержат: CTS#, DSR#, RI#, DCD#, DTR# и RTS#, CH340C также обеспечивает OUT# контакт. Все эти сигналы интерфейса МОДЕМ контролируются, и их функции определяются компьютером.
Вспомогательный контакт CH340C содержит R232. R232 используется для управления вспомогательной функцией RS232. Если R232 имеет высокий уровень, вход RXD будет реверсирроваться автоматически. R232 обнаруживается только один раз после сброса питания.
Для CH340C с номером партии, начинающимся с 4, а последние 3 цифры больше, чем B40, 8# контакт по умолчанию имеет значение OUT#, слабая подтяжка при включении или сбросе, вывод MODEM OUT# при нормальной работе. Если 8 # контакт подключен к понижающему резистору 4,7 кОм, в расширенный режим DTR с открытым исходным кодом, 8-контактный контакт переключается на второй DTR # драйвера с открытым исходным кодом автоматически подключается к режиму BOOT MCU, по умолчанию второй DTR# не выводится, низкий уровень поддерживается внешним резистором, но приложение может установить контакт DTR# на вывод высокого уровня. или нет, для загрузки многорежимного MCU низкого уровня по умолчанию для DTR#. Кроме того, используется 13-контактный оригинальный DTR#. для загрузки многорежимного MCU высокого уровня по умолчанию для DTR#.
Микросхема CH340C имеет встроенный буфер приема-передачи и поддерживает симплекс, полудуплекс и полный дуплекс. Последовательные данные содержат один начальный бит низкого уровня, 5, 6, 7 или 8 бит данных и 1 или 2 бита высокого уровня, стоповые биты, поддерживает четность/четность/метку/пробел/нет четности. Микросхема CH340C поддерживает стандартные скорости передачи данных: 50, 75, 100, 110, 134,5, 150, 300, 600, 900, 1200, 1800, 2400, 3600, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 38400, 56000, 57600, 76800, 115200, 128000, 153600, 230400, 460800, 921600, 1500000, 2000000. Ошибка скорости передачи при приеме составляет менее 1,2%.
В ОС Windows компьютера драйвер для микросхемы CH340C может эмулировать стандартный UART. Так что в приложения последовательной связи полностью совместимы, без каких-либо модификаций.
Напряжение питания микросхемы CH340C должно находится в пределах +4…+5,3 В, при этом V3 подключается только к внешнему конденсатору, и не подключается к VCC. При питании от напряжения +5 В, напряжение низкого логического уровня должно быть не более +0,9 В, а высокого логического уровня не менее +2,3 В. Типовой ток потребления микросхемы CH340C составляет 7 мА, а максимальный не более 20 мА.
При питании от напряжения +3,3 В, напряжение низкого логического уровня должно быть не более +0,8 В, а высокого логического уровня не менее +1,9 В. Типовой ток потребления микросхемы CH340C составляет 4 мА, а максимальный не более 12 мА.
Максимальное выходное напряжение при токе потребления 2 мА примерно равно +VCC-0,6 В.
На рисунке ниже показано, как микросхема CH340С преобразует USB в RS232 UART.
Конденсатор C8 на V3 имеет емкость 0,1 мкФ и используется для развязки внутреннего силового узла CH340С. Конденсатор С9 0,1 мкФ, используется для развязки внешнего питания. Компоненты U8 и C46/C47/C48/C49/C40 могут быть удалены при реализации только преобразователя USB в TTL. Для сигнала линии, показанные на рисунке, необходимо подключить только RXD, TXD и общую землю, остальные сигнальные линии не должен подключаться, когда они не используются. P2 — USB-порт. Шина USB содержит пару линий питания 5 В и пару линий передачи данных. Обычно цвет силовых линий +5В красный, черный заземление. Сигнальная линия D+ зеленая, а сигнальная линия D- белый. Максимальный ток питания шины USB до 500 мА. Как правило, продукты CH340 и USB с низким энергопотреблением может напрямую использовать питание 5 В, подаваемое по шине USB, если продукты USB обеспечивают постоянное питание от других источников, таким образом, CH340 также должен использовать эту мощность, это может помочь избежать перетекания тока ввода/вывода между USB-блоки питания. Если питание шины USB и постоянная мощность необходимы одновременно, подключите резистор 1 Ом между линией питания +5 В USB-шины и постоянной линией питания +5 В USB-продуктов и подключите линии заземления этих двух цепей напрямую.
На приведенном ниже рисунке показан эталонный проект для подключения USB к MCU путем подключения его к микросхемам семейства CH340 через ТТЛ UART. CH340 питается от шины USB VBUS. MCU питается от другого источника питания VDD, принимающего значения 5В, 3,3В и даже 2,5В, 1,8В. Как правило, не рекомендуется запитывать CH340 и MCU отдельно. Если это действительно необходимо, то рекомендуется использовать CH340K или CH343 (чип USB-UART, который имеет контакты питания VIO и поддерживает независимый источник питания ввода/вывода).
Вывод RXD MCU на рисунке должен включать внутренний подтягивающий резистор. Если нет, то рекомендуется добавить подтягивающий резистор 2 кОм…22 кОм к контакту RXD и подключите его к источнику питания VDD микроконтроллера. Диоды D6 и D7 и транзистор Q5 NMOS на рисунке используются для предотвращения обратного тока CH340 при отключению питания. Связь между D7 и RTS/BOOT0# не является обязательным.
Предотвращение обратного внутреннего тока, когда питание CH340 не подается, но питание MCU включено. CH340К, CH340X и CH340C, CH340N, у которых последние три цифры номера партии больше B40, автоматически предотвращать внутренний обратный поток, то есть, когда CH340 не включен, но питание MCU включено, обратного тока не будет. Кроме того, D6, D7 и Q5 могут предотвратить подачу тока CH340 на MCU с отключением питания, поэтому приведенный выше рисунок может реализовать полную двунаправленную защиту от обратного потока.
Для CH340 с другими номерами партий или моделями необходимо добавить дополнительную схему предотвращения заполнения. Обычно транзистор NMOS соединен последовательно с диодом Шоттки для предотвращения двунаправленного обратного потока. Например, Диод Шоттки подключен последовательно к стоку D конца транзистора Q5, а его анодный вывод подключен к RXD CH340. Транзистор NMOS подключен последовательно между D6 и CH340, а его сток подключен к D6 и его затвор подключены к источнику питания VCC CH340.
Если определено, что определенная ситуация не произойдет, можно использовать соответствующий транзистор или диод NMOS удаленный. Например, ввод-вывод некоторых микроконтроллеров поддерживает защиту от обратного потока или 5V, или микроконтроллер имеет постоянную автономный источник питания. Не нужно беспокоиться о том, что CH340 подает ток на MCU, а затем D6, D7 и Q5 можно снять и закоротить.
Приоритетным выбором для диода является маломощный диод Шоттки, такой как BAS70, BAT54, B0520 и т. д.
Предпочтительны транзисторы NMOS с низкой мощностью и емкостью, такие как 2SK3018, 1012 и т. д.
На AliExpress можно приобрести готовый модуль HW-624 с микросхемой CH340C с разъемом micro USB и выходом UART-TTL с сигналами RX и TX.
При подключении модуля к порту USB, на всех логических выводах микросхемы присутствует напряжение с уровнем +5 В.
Возможно Вам будут интересны другие мои статьи.
