USB转RS232原理

USB转RS232接口电路

与RS232总线的数据传输速率相比，USB的传输速率更快，因此

很多计算机的RS232串行接口都被USB接口所替换，但是很多仪器

仪表、控制终端、远程终端等设备的接口还是沿用RS232。为解决两

个接口之间的转换，设计了USB到RS232接口转换卡。

1、 CH341T简介

CH341T是USB总线转接芯片，其引脚排列如图1所示。当

CH341T工作在异步串口模式时，CH341T提供串口发送使能、串口

接收就绪等交互式的速率控制信号，用于为计算机扩展异步串口，或

者将普通的串口设备直接升级到USB总线。表1是CH341T芯片各

引脚功能说明。

图①

表

1 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明

13，20 VCC 电源 正电源输入端，需要外接 0.1uF 电源退耦电容

11，12 GND 电源 公共接地端，直接连到 USB 总线的地线

6 V3 电源 在 3.3V 电源电压时连接 VCC 输入外部电源，

在 5V 电源电压时外接容量为 0.01uF 退耦电容

9 XI 输入 晶体振荡的输入端，需要外接晶体及振荡电容

10 XO 输出 晶体振荡的反相输出端，需要外接晶体及振荡电容

7 UD+ USB信号 直接连到 USB 总线的 D+数据线

8 UD- USB信号 直接连到 USB 总线的 D-数据线

1 ACT# 输出 USB 设备配置完成状态输出，低电平有效

16 SCL 开漏输出 芯片功能配置输出，内置上拉电阻， 可以接串行

EEPROM 配置芯片的 SCL 引脚

15 SDA 开漏输出

及输入 芯片功能配置输入，内置上拉电阻， 可以接串行

EEPROM 配置芯片的 SDA 引脚

3 TXD 输出 串行数据输出

4 RXD 输入 串行数据输入，内置上拉电阻

19 TEN# 输入 串口发送使能，低电平有效，内置上拉电阻

17 RDY# 输出 串口接收就绪，低电平有效

18 TNOW 输出 串口发送正在进行的状态指示，高电平有效

数控机床RS232接口转USB接口的方法探讨

【摘要】目前多数数控机床等设备仍在使用RS232串行接口，立即将其改造为USB方式显然存在成本及实施方面的问题。为适应USB广泛流行的现实，有必要开发USB-RS232接口转换卡，在它的支持下，这些传统的设备无须改造，即可通过其原有的RS232接口与USB总线接口实现数据传输。

【关键词】RS232接口；USB接口；USB-RS232转换卡

RS232自1969年由美国电气工业协会（EIA）推荐以来，由于接口和通信协议比较简单，因而在计算机串行通信领域得到了广泛的应用，开发出了大量的以RS232为接口的各类产品。但随着USB总线规范的推出，使得外设到计算机的连接更加高效、便利，USB是目前计算机的标准配置，但是目前多数数控机床等设备仍在使用RS232串行接口，立即将其改造为USB方式显然存在成本及实施方面的问题。为适应USB广泛流行的现实，有必要开发USB-RS232接口转换卡，在它的支持下，这些传统的设备无须改造，即可通过其原有的RS232接口与USB总线接口实现数据传输。

1USB-RS232转换卡的组成及其工作原理

组成

USB-RS232转换卡的设计原理框图如图1所示，由USB接口模块、UART接口模块、数据缓冲区和协议控制单元组成。各部分功能如下：

USB接口模块主要提供与USB总线的连接，它需要实现一般USB设备接口的所有功能，以实现与USB主机的数据传输。 UART接口模块实现标准的RS232接口的所有功能，以实现与标准RS232接口的连接。

协议控制单元通过接收USB接口的命令，对UART接口进行配置（如配置通信波特率、数据位、校验位、停止位、数据量控制信号等）。

数据缓冲区用来临时保存双方数据传输过程中的数据。

图1工作原理

下面以计算机与外设的数据传输为例，介绍USB-RS232转换卡的工作原理：

当USB-RS232转换卡连接到USB总线上时，计算机检测到设备的连接后对设备进行初始化配置并启动相关的客户驱动程序；驱动程序给设备发送配置命令以设置RS232接口的数据传输特性；最后，在数据传输时，计算机上的驱动程序首先将数据包传输给USB接口，USB接口读出实际的有效数据并保存在数据缓冲区中，UART接口则从数据缓冲区中将数据取走并发送给设备。

第1页 共2页 电子报/2011年/9月/11日/第016版 电子文摘 USB转RS232接口电路(下) 江苏 吕志平 摘编 (接上期本版) 2.硬件电路 设计USB转RS232串口的硬件连接图如图2所示。该硬件系统由4部分组成:USB接口、CH341T、MAX232和RS232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RS232接口的所有硬件功能；MAX232用于完成RS232与TLL/CMOS的电平转换；RS232接口用于连接RS232设备。根据实际需要，选择目前广泛应用的DB9连接器。 USB总线包括一对+5V电源线和一对数据信号线。通常，+5V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500mA，CH341T芯片可以直接使用USB总线提供的5V电源。C3和C4是高频瓷片电容，C3容量一般为4700pF～0.021μF，用于CH341T内部电源节点的退耦。C4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12MHz，C1和C2的容量为15pf～30pf的高频瓷片电容。MAX232提供电平转换。 3.电路测试 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。 图3就是利用“串口调试助手”软件对转换器进行通讯测试的结果如图所示。测试过程中，转换器与计算机连接后虚拟端口为COM3，利用RS232标准线缆将转换器与另一台计算机的C0Ml端口相连。通讯采用的波特率为9600，8位数据位，1位停止位，无校验位，2个端口每隔1000ms自动发送数据。由图3可见，该转换器能够在不同计算机的USB/RS232端口间进行可靠通讯。此外，采用2个转换器，可实现不同计算机间的USB通讯，经测试工作可靠。 4.结束语 CH341T作为一种新型的、功能强大的USB接口转换芯片，可以工作在多种模式，且接线简单、控制方便、使用灵活，可满足用户的多种需求。由于CH341T屏蔽了USB接口的底层协议，可以方便地在嵌入式系统中增加USB接口，无需电平转换器件，在驱动程序的控制下直接与PC机通讯，极大地方便了用户，缩短开发周期、减少研发费用。

USB转RS232接口的使用说明

1. 首先不要将USB转RS232接口线插入到PC机的USB接口中。

2. 在光驱里放入随仪器配套的光盘，打开文件夹“USB_RS232”，选择相应的驱动程序，

按照提示安装完毕。

3. 这时再将USB转RS232接口线插入到PC机的USB接口上，此时PC机提示发现新硬

件，选择自动安装新硬件的驱动，等待系统提示新硬件已经安装可以正常使用了。

4. 更改口串口设置

鼠标右键点击[我的电脑]，然后选择[属性]，出现以下画面：

选择[硬件]，点击[设备管理器]，出现以下画面：

打开[端口（COM和LPT）]，上图中列出了本机连接的所有串口和并口，其中USB-SERIAL

CH340（COM5）和Prolific USB-to-Serial Comm Port (COM2)都是USB转串口，其中的COM2

和COM5都是系统默认的串口号，现在我们要人为的改变它们的串口号。以USB-SERIAL

CH340为例。双击上图中的USB-SERIAL CH340（COM5），出现以下画面：

点[端口设置]，选择[高级]，然后点[确定]，出现以下画面：

将COM端口号改为COM1到COM4之间的任何一个端口即可。（因为分析仪器的串口设定

为COM1到COM4），进行数据通讯时，通讯软件的COM口号一定要和此时设定的端口号

一致。