下图是节选至目前 Bom2buy (由 Findchips 上威信的数据供应支持)展示的总线掌握器 TOP 10 热度排行榜。
从器件排行榜上可以看到目前热度最高的总线掌握器为 FTDI 公司的FT232RL-REEL,而 TOP 10 排行中 FTDI 霸占了 3 个位置,据此不难推测出两点:FTDI 的产品受到用户认可;USB 转串口的市场需求非常大,毕竟 FTDI 的这 3 款器件都是 USB 转串口功能。
其次的话,Silicon labs 以及 Microchip 的 USB 转串口器件也霸占了 TOP10 榜单的 3 个名额,再一次验证了环球利用频率最高的总线接口莫过于 USB 转串口了。末了剩下的都是博通的 PCI 接口,这种总线接口在工业、做事器、云存储等领域就用的比较多了,以是同样牢牢霸占前 10 的宝座,但是都是属于同一家公司的产品,这就非常胆怯了,如果只从数据上来看,基本属于行业垄断了。

那么问题来了,这个数据是否可靠?相信即便我不问,有大批同道要喷了,“我大中国几块钱的 USB 转串口芯片不喷鼻香嘛,为什么没上榜?这 30 多块钱一颗的能排第一?”
言之有理。据我推测,这个数据该当是不包含国产器件的,以是,在海内非常热门的 USB 转串口芯片如 CH340、PL2303都不在榜内。但是,无论作为采购职员还是硬件工程师,产品设计选型永久不会只考虑价格。虽然说这个榜单中的 FT232 价格贵,但胜在稳定可靠,以是即便贵,还是在很多 USB 转串口、编程器中利用这种方案。而像 CH340 这种虽然很便宜,确实也适宜大略、低本钱的 USB 转串口电路中,但是一旦波特率达到 115200,可能就会涌现不稳定,延迟等问题。总之一句话,适宜的才是最优的。以是无论是国产还是国外产,实在殊途同归,终极还是为产品做事。你须要更稳定可靠,性能更高的,那就选高端一点;如果本身便是走性价比路线,对性能无哀求,那么便宜到白菜价的国产转串口芯片仍旧是首选。
回到本文的话题上,有一点是很明确,无论选择海内还是国外的器件,USB 转串口芯片是所有总线接口中需求量最大的,为何有这么大的需求量?都可以运用在哪些地方呢?
就以霸占“国外”热门器件榜首 FT232RL 为例,来看看 USB 转串口芯片的运用方向。
作为 FT232 这颗器件最基本的运用功能,当然是 USB 转 RS232 接口了,其硬件电路设计如下图所示。
在 FT232R 的串行 UART 接口上利用 TTL 到 RS232 电平转换器 IC,将 FT232R 的 TTL 电平转换为 RS232 电平。可以利用目前通用的“ 213”系列 TTL 到 RS232 电平转换器来完成此电平转换。这些“ 213”器件常日有 4 个发射器和 5 个吸收器,并具有内置电压转换器,可将+ 5V(标称)VCC 转换为 RS232 所需的+/- 9V。这些设备的一个有用功能是 SHDN#引脚,该引脚可用于在 USB 挂起模式下将设备断电至低静态电流。
比如 Sipex SP213EHCA,这便是一款非常得当的电平转换 IC,它能够以高达 500k 的波特率进行 RS232 通信。如果可接管较低的波特率,则可以利用几种 pin-to-pin 的替代产品,例如 Sipex SP213ECA,美信 MAX213CAI 和 ADI ADM213E,它们都适用于最高 115.2k 波特率的通信。如果须要更高的波特率,美信 MAX3245CAI 器件可支持高达 1M 波特率的 RS232 通信速率。须要把稳的是,MAX3245 与 213 系列器件的引脚不兼容,MAX 器件的 SHDN 引脚为高电平有效,应连接至 PWREN#引脚而不是 SLEEP#引脚。
在上面的示例中,CBUS0 和 CBUS1 已配置为 TXLED#和 RXLED#,并用于驱动两个 LED。
其次,我们再通过 RS485 收发器,可以实现 USB 转 RS485 接口。
在此运用中,在 FT232R 的串行 UART 接口上利用 TTL 到 RS485 电平转换器 IC(Sipex SP481)将 FT232R 的 TTL 电平转换为 RS485 电平。SP481 是基于 8 引脚 SOP 封装的 RS485 器件,在发送器和吸收器上都有单独的启用。利用 RS485 时,仅在从 UART 发送字符时启用发送器。正是出于此目的,供应了 FT232R 上的 TXDEN 旗子暗记 CBUS 引脚选件,因此,发送器使能端已连接到已配置为 TXDEN 的 CBUS2。同样,CBUS3 已配置为 PWREN#。该旗子暗记用于掌握 SP481 的吸收器使能。吸收器使能为低电平有效,因此在 USB 挂起模式下,它连接至 PWREN#引脚以禁用吸收器。 CBUS2 = TXDEN 和 CBUS3 = PWREN#是 FT232R 引脚的默认设备配置。
再者,USB 转 RS422 接口电路。
在此运用中,FT232R 的串行 UART 接口上利用了两个 TTL 到 RS422 电平转换器 IC,以将 FT232R 的 TTL 电平转换为 RS422 电平。同样市情上还是有很多得当的电平转换器。比如上图中利用在发送器和吸收器上的 Sipex SP491。由于 SP491 发送器使能处于高电平有效,因此它以 SLEEP#配置连接到 CBUS 引脚。 SP491 吸收器使能为低电平有效,因此连接到 CBUS 引脚 PWREN#配置。这样可以确保在同时启用 SP491 发射器和吸收器时,设备处于活动状态;当设备处于 USB 挂起模式时,将禁用 SP491 发射器和吸收器。
如果利用类似的运用,但设计是由 USB BUS 供电的,则可能有必要在 SP491 器件的 VCC 线中利用 P 通道逻辑电平 MOSFET(由 PWREN#掌握),以确保 USB 待机电流为知足 2.5mA。 SP491 被指定以最高 5 M 波特率的速率发送和吸收数据。在此示例中,FT232R 将最大数据速率限定为 3 M 波特率。
或者还有 USB 转 MCU 的串口运用。
在此运用中,FT232R 利用 TXD 和 RXD 进行数据的发送和吸收,并利用 RTS#/ CTS#旗子暗记进行硬件握手。 同样在此示例中,CBUS0 已配置为 12MHz 输出作为 MCU 时钟。其它的话 RI#可以连接到 MCU 上的另一个 I/O 引脚,并用于将 USB 主机掌握器从挂起模式唤醒。 如果 MCU 正在处理电源管理功能,则可以将 CBUS 引脚配置为 PWREN#,并将其连接到 MCU 的 I/O 引脚。
作为总线掌握器中热度榜 NO.1 的器件,FT232R 还是可圈可点的,可以施展的运用空间较多,在每个产品中的运用功能也可以灵巧调度,但是万变不离其宗,我认为最核心的地方还是依托于现在生态弘大的 USB 接口,因而衍生出这种足以称为电路奇迹的 USB 转串口掌握器。