方案概述
沁恒专注于连接与控制领域,在USB转接领域深耕多年,多代产品迭代升级。提供多种USB转串口芯片与应用方案,支持Windows/Linux/Android/MacOS等操作系统,支持USB转1串、2串、4串等。
第3代基于第2代提升。支持串口IO独立供电、支持多种驱动类型、支持更高波特率与硬件流控、支持自动波特率。
第2代基于经典增强版提升。时钟内置,提供CDC免驱类串口。
经典增强版基于经典版提升。支持硬件流控、支持USB配置、提供485控制与I2C等通讯接口、外接晶振。
经典优化版基于经典版提升。提供串口防倒灌功能。
经典版+ 基于经典版提升。时钟内置、提供多种封装可选。
经典版支持5V/3.3V串口IO电压、支持MODEM信号、外接晶振。
具体选型时建议根据串口数量、芯片驱动类型、串口波特率支持、封装类型、串口IO电压工作范围、MODEM信号支持、485控制信号支持、GPIO信号支持等条件灵活选用。
芯片提供的串口默认为TTL电平,通过电平转换芯片可以灵活转换为RS-232、RS-422、RS-485串口等。应用框图:
方案特点
l支持串口I/O独立供电,避免串口设备间通过IO引脚产生电流倒灌。
l支持多种驱动类型,可使用厂商VCP驱动/系统内置驱动。
l支持高波特率与硬件流控。
l支持串口波特率自适应。
l支持MODEM联络信号、485方向控制、BLE、GPIO、I2C等通讯接口。
l内置时钟,多种封装可选。
方案选型
本方案所描述内容均为单芯片方案,各型号及主要区别如下:
l驱动类型中标注多种类型的芯片型号,表示可灵活选用不同类型驱动。
l USB配置:设备部分参数,如VID,PID,设备描述字符串等可通过WCH提供的配置工具设定。
外置:通过外接串行EEPROM配置
内置:内部支持
批量定制:支持批量化芯片与串口驱动定制
l峰值最大波特率:芯片支持的最高波特率。
流控连续波特率:大数据量连续通讯支持的最高波特率,此场景应用建议启用硬件流控。
l MODEM信号可兼做普通GPIO口使用,其中RTS/DTR用作普通输出,CTS/DSR/DCD/RI用作普通输入。
如:MCU程序下载场景,可使用RTS/DTR其中一路信号控制复位,另一路信号用于控制MCU进入BOOT 下载模式。
l除MODEM信号,部分型号提供GPIO、I2C、BLE蓝牙等其他通讯接口。
l CH9143实现USB转串口功能的同时增加了BLE无线传输通道,实现BLE/串口/USB三向透传。
沁恒全方位提供多种USB串口驱动程序供选择,各类型详细特点如下:
1、VCP:使用厂商提供的USB设备驱动,工作时在Windows系统的“端口(COM和LPT)”一栏下会生成COM
口,Linux/Android/MacOS系统在/dev目录下会生成TTY设备节点。
方案应用特点:
l支持高速率通讯及硬件流控。
l功能齐全,支持GPIO等扩展功能。
l仿真标准串口,用于升级原串口外围设备,或者通过USB增加额外串口。
l计算机端串口应用程序完全兼容,无需修改。
l驱动可手动安装或计算机连网后自动安装。
2、CDC:使用操作系统自带的USB CDC设备驱动程序,USB CDC串口也是虚拟串口的一种,设备节点产
生方式与VCP相同。由于受CDC协议和驱动限制,使用系统自带CDC驱动时可能会遇到以下问题:l高波特率大数据量通讯效率不佳。
l不支持硬件流控。
l MODEM信号RTS无法单独设定,CTS状态无法单独上报。
方案应用特点:
l支持免安装的操作系统内置CDC类驱动程序或者多功能高速率的 VCP 厂商驱动程序。
l仿真标准串口,用于升级原串口外围设备,或者通过USB增加额外串口。
l计算机端串口应用程序完全兼容,无需修改。
3、HID:使用操作系统自带的USB HID设备驱动,USB HID串口在系统上识别为标准HID设备。
方案应用特点:
l支持免安装的操作系统内置HID类驱动程序。
l系统下不生成串口节点,无需手动选择,同时也实现了一定程度的信息隐藏。
l数据收发使用中断传输,支持最高波特率为:115200bps。
l支持使用系统HID原生API或者WCH提供的动态库操作串口。
4、AOA:遵循安卓AOA协议,仅用于安卓系统,使用系统自带的AOA配件驱动,AOA串口在系统上识别
为标准AOA配件。
方案应用特点:
l使用安卓标准Accessory配件库,实现免驱应用。
l实现安卓设备边充电边通讯。
l对比安卓OTG扩展串口方式,通用性更强。
应用场景
资源提供
设计参考资料、开发资料及系统驱动,均可以从沁恒官网上下载,提供上述USB转1串、2串、4串的芯片与成品板,且提供支持更多串口及各类串口电平的成品板。其他多串口方案可参考《PCI/PCIE 转多串口及打印口方案》、《多串口扩展芯片方案》,除此之外还可根据客户需求提供芯片与方案定制。