方案选型与总体设计

硬件基础培训
方案选型与总体设计
是中国最专业的 ARM 技术开源论坛，最全面的 ARM 技术学习园地； 分享、 交流、 学习 ARM 技术， 探讨研究 ARM 技术问题。 让我们的 ARM 技术水平飞速进步吧！

硬件基础培训教程
声 明
本 文 档 版 权 归 属 所 有 , 并 保 留 一 切 权 利 。 非 经 书面同意，任何单位或个人不得擅自摘录本手册部分或全 部内容，违者我们将追究其法律责任。 本文档为硬件基础培训配套教材。 欢迎您访问 论坛获取最新培训教程和参与论坛举行 各种开源项目。
@
嵌入式专业技术论坛
第 2 页，共 6 页

硬件基础培训教程
USB 转串口线方案选型与总体设计
1 项目概述
本文档适用于 USB 转串口线设计。 由于目前很多设备只具备 USB 接口，而 RS232 接口应用范围很广，如 论坛开 源项目 MP3 就提供串口，用于调试和信息输入输出。为了实现 USB 接口设备与串口设备的互联， 因此，设计 USB 转串口线。
2
项目方案
2.1 总体结构 2.1.1 方案简述
本次设计的 USB 转串口线完成以下功能。 遵从 USB 1.1 协议； 支持到 RS-232 接口的转换； 支持自动握手模式； 支持 Windos98/ME,2000,XP 系统; 实现标准的串口与 USB 接口的互联；
2.1.2
产品框图
USB 转串口线的产品框图如下：
电源
USB接口
USB转串口桥芯片
串口转换芯片
串口
配置芯片
USB 设备通过 USB 接口与本产品连接，串口连接普通串口设备，如 PC 机。USB 数据通过 USB 接口进入 USB 转串口桥芯片，桥芯片负责将 USB 数据转换成 TTL 电平的串口芯片输出， 由于普通的串口信号是 RS232 电平，因此 USB 转串口的桥芯片的串口芯片需要通过串口转换芯 片转换成普通的 RS232 电平的串行信息，通过串口输出。 同理，串口输入的数据也需要经过类似的处理，最终输出到 USB 接口。最终实现 USB 与串口
@
嵌入式专业技术论坛
第 3 页，共 6 页

硬件基础培训教程
的桥转换。 由于 USB 转串口桥芯片的可以通过外部配置，因此，外部连接了一片配置芯片，用于 USB 转串口桥芯片的配置。
2.1.2.1 电源
为整个 USB 转串口电路供电供电。
2.1.2.2 USB 接口
提供 USB 设备的连接接口。
2.1.2.3 USB 转串口桥芯片
实现 USB 信号与串行信号的转换。
2.1.2.4 串口转换芯片
实现 RS232 串口的电平转换，即 RS232 电平与 TTL 电平之间的转换。
2.1.2.5 串口
提供串行接口设备的连接接口。
2.2 方案说明 2.2.1 供电模块
USB 转串口线的供电采用 USB 供电的方案实现，为了提高电源的稳定性，电源入口处需要 放置一定的滤波和储能电容。
2.2.2
物理接口
USB 侧采用标准的 USB 接口。 串口侧采用 DB9 公头。
2.2.3
USB转串口桥芯片
USB 转串口桥芯片是整个产品的核心，提供 USB 信号和串口信号的互相转换，要求 USB 转串口桥芯片具有如下功能： 支持 USB 1.1 协议； 串口支持自动握手模式； 支持 USB 到 RS-232 接口的转换； 支持 Windo2000,XP 操作系统
2.2.3.1 芯片介绍
目前市面上， 主要的 USB 转串口桥芯片有 SILICON LABORATORIES 生产的 CP2102、 Prolific 生产的 PL2303 以及 FTDI 生产的 FT8U232AM 几种。 CP2102 CP2102 是 SILICON LABORATORIES 生产的单芯片 USB 转串口的桥芯片。集成度较高， 不需要外部电阻和晶振，支持上电复位，USB 侧支持支持 2.0 规范。串口侧支持标准的串行 接口和握手协议。 PL2303 HX
@
嵌入式专业技术论坛
第 4 页，共 6 页

硬件基础培训教程
PL2303是Prolific推出的USB转串口桥芯片，USB侧支持1.1规范，串口侧支持标准的
RS232串行接口和握手协议
FT8U232AM 由于 FT8U232 性价比太低，在本次设计中不予考虑。
2.2.3.2 性能参数对比
CP2102-GM 供电电源 典型工作电流 晶振频率 Mhz EEPROM 缓冲区大小 支持 USB 规范 USB 侧 支持串口数据 格式 串口侧 DataBits:5,6,7,8 Stop Bits: 1,1.5 and 2 Parity: odd, even, mark, space, no parity 波特率 握手协议 支持系统 300bps to 1Mbits 支持 Windows 98/2000/XP; MAC OS-9 MAC OS-X Linux 2.40 及以上 28-pin MLP 较高 DataBits:5,6,7,8,16 Stop Bits: 1,1.5 and 2 Parity: odd, even, mark, space, no parity 75bps to 1.2Mbits 支持 Windows 98/SE/2000/XP; Windows CE3.0, ; MAC OS Linux SSOP28 一般 3.0~3.6V 26mA 内部集成 内部集成 1024KB 576Bytes(Receive) 640Bytes(Transmit) 2.0 full-speed(12Mbps) PL2303 HX -0.3~6.0V 19mA 外接，最大 12M 外接 256 bytes(双向) 1.1
封装 价格
从上面的参数比较可以看出，CP2102 的集成度高，同时支持 USB 2.0 规范和标准的串行接口， 而 PL2303HX 集成度低， 支持 USB1.1 规范和标准的串行接口。 两者都满足我们实际应用的需求， 因此，从成本上考虑，我们选择 PL2303HX 作为本次设计的 USB 转串口桥芯片方案。
2.2.4
串口转换芯片
串口转换芯片主要实现串行接口的电平转换，一般与主芯片配套使用。依据 PL2303 HX 参考原 理图，选择 SP213EH 实现 USB 转串行接口的电平转换。
@
嵌入式专业技术论坛
第 5 页，共 6 页