usb serial ch340 что это такое
ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ
Блог технической поддержки моих разработок
Модуль CH340 (мост USB-UART). Схема, характеристики. Установка драйвера.
В предыдущей статье я писал о микросхеме CH340G – преобразователе интерфейса USB в UART. Эта микросхема приобретает все большую популярность, успешно конкурируя с конвертером интерфейсов PL2303.
CH340 уже стала стандартным преобразователем интерфейсов для китайских клонов контроллеров Ардуино. На базе этой микросхемы был разработан модуль, аналог модуля PL2303 USB UART BOARD. Вернее несколько типов модулей. Я расскажу о самом популярном варианте конвертера CH340.
С помощью модуля CH340 легко подключить любое устройство, имеющее интерфейс UART к компьютерному порту USB. При несложной доработке (требуются только преобразователи уровней сигналов) к компьютеру могут быть подключены устройства с интерфейсами: COM, RS23, RS422, RS485, IrDA. Схемы подключения к некоторым из этих интерфейсов я привел в предыдущей публикации о микросхеме CH340G.
Самое приятное, что такой способ преобразования интерфейсов не требует изменения кода программ верхнего уровня. Даже программы, разработанные для компьютерного COM порта в те времена, когда интерфейс USB еще не существовал, работают с мостами интерфейса USB.
Конвертер эмулирует работу стандартного COM порта. На компьютер устанавливается драйвер микросхемы CH340. При каждом подключении модуля к USB порту компьютера в системе появляется виртуальный COM порт. Программа для стандартного COM порта может работать с этим портом, не подозревая, что он виртуальный. Таким образом, в системе появляется еще один COM порт, физически расположенный вне компьютера.
По моей партнерской программе модуль CH340G можно купить всего за 90 руб. Там же продается вариант модуля с дополнительными выводами по цене 120 руб. Цены указаны на момент написания статьи (январь 2017г.).
Сигналы интерфейса UART модуля.
На разъеме модуля 6 контактов, через которые подключается UART устройство.
N | Название | Направление, тип | Назначение |
1 | 5 V | питание | Питание 5 В от интерфейса USB. Может быть использовано для питания устройства UART. |
2 | VCC | питание | Питание микросхемы CH340G. Для подключения UART устройства к модулю необходимо: Рядом с разъемом модуля размещены светодиоды отображающие: Светодиоды светятся при активном состоянии сигналов – низком уровне. Существуют другие варианты модулей CH340 с большим числом сигналов UART. В предыдущей публикации я привел технические характеристики и параметры микросхемы CH340G. Они распространяются и на модуль. Принципиальная схема модуля CH340. Самая распространенная схема выглядит так. Микросхема CH340G включена по стандартной схеме. Питание 3,3 В формируется из сигнала 5 В интерфейса USB за счет падения напряжения на открытых диодах LL4148. Больше пояснять нечего. Установка драйвера преобразователя интерфейсов CH340. Под Windows 7 я устанавливаю драйвер в такой последовательности. Открываю закладку Порты (COM и LPT). Подключаю модуль CH340 к порту USB компьютера. В диспетчере устройств появляется новое устройство USB.2-Serial с предупреждающим желтым знаком. Операционная система не смогла установить драйвер для модуля. Запускаю файл установщика драйвера ch341ser.exe. Автоматически разархивируются файлы драйвера. Появляется окно. Нажимаю INSTALL. После непродолжительной установки появляется сообщение об ее успешном завершении. В диспетчере устройств появляется новое устройство USB-SERIAL CH340. Это и есть новый COM порт, у меня с номером 5. При желании его номер можно изменить. Нажать на COM порт правой кнопкой мыши, выбрать Свойства. Дальше Параметры порта. Теперь Дополнительно. Осталось задать номер порта. Теперь при каждом подключении модуля CH340 к компьютеру в системе будет появляться виртуальный COM порт. Надо только помнить, что при подключении модуля к другому USB порту может измениться номер и виртуального COM порта. Драйвер чипа CH340 USB-SerialПри подключении платформ разработки на базе Arduino к компьютеру, вы связываете между собой два мира: микроконтроллерный и микропроцессорный. Стандартным интерфейсом плат Arduino на микроконтроллерах ATmega328P является UART, а у современных компьютеров используется USB. Чип USB-UART CH340G служит мостом между микроконтроллером и USB-портом компьютера, который позволяет загружать прошивку в плату, а также передавать между собой данные. Список поддерживаемых платЗачем нужен драйвер?При подключении любого устройства к USB-порту компьютера необходимо подсказать операционной системе, как с ним общаться. На стороне компьютера таким переводчиком является специальная программа, называемая драйвером. Например, драйвер преобразователя USB-UART работает в режиме эмуляции последовательного COM-порта. Т. е. при подключении вашей платы к компьютеру чип моста с помощью драйвера попросит операционную систему открыть виртуальный COM-порт, через который начнётся общение между платой и ПК. Каждый производитель делает свои чипы с соответствующими драйверами. К сожалению, не все драйверы предустановлены в операционных системах по умолчанию. Когда нужного драйвера нет, ОС пытается найти его для нового подключённого устройства, не находит, и вместо виртуального COM-порта вы видите надпись «USB 2.0 SERIAL» или «Неизвестное устройство». Для решения проблемы скачайте и установите драйвер для вашей операционной системы. Установка драйвераРассмотрим установку драйвера на примере платы Iskra Uno в операционной системе Windows. С остальными платами ситуация будет аналогичная. Конвертер USB-TTL на микросхеме CH340. Схема, характеристики. Установка драйвера.USB-TTL конвертер построенный на микросхеме CH340GЭто – преобразователе интерфейса USB в UART. Эта микросхема приобретает все большую популярность, успешно конкурируя с конвертером интерфейсов PL2303. CH340 уже стала стандартным преобразователем интерфейсов для китайских клонов контроллеров Ардуино. На базе этой микросхемы был разработан модуль, аналог модуля PL2303 USB UART BOARD. Вернее несколько типов модулей. В этом материале будет рассказано о самом популярном варианте конвертера CH340. С помощью модуля CH340 легко подключить любое устройство, имеющее интерфейс UART к компьютерному порту USB. При несложной доработке (требуются только преобразователи уровней сигналов) к компьютеру могут быть подключены устройства с интерфейсами: COM, RS232, RS422, RS485, IrDA. Схемы подключения к некоторым из этих интерфейсов приведены в предыдущей публикации о микросхеме CH340G. Самое приятное, что такой способ преобразования интерфейсов не требует изменения кода программ верхнего уровня. Даже программы, разработанные для компьютерного COM порта в те времена, когда интерфейс USB еще не существовал, работают с мостами интерфейса USB. Конвертер эмулирует работу стандартного COM порта. На компьютер устанавливается драйвер микросхемы CH340. При каждом подключении модуля к USB порту компьютера в системе появляется виртуальный COM порт. Программа для стандартного COM порта может работать с этим портом, не подозревая, что он виртуальный. Таким образом, в системе появляется еще один COM порт, физически расположенный вне компьютера. Сигналы интерфейса UART модуля.На разъеме модуля 6 контактов, через которые подключается UART устройство. Для подключения UART устройства к модулю необходимо: Выбрать режим питания; Рядом с разъемом модуля размещены светодиоды отображающие: Принципиальная схема модуля CH340.Самая распространенная схема выглядит так. Микросхема CH340G включена по стандартной схеме. Питание 3,3 В формируется из сигнала 5 В интерфейса USB за счет падения напряжения на открытых диодах LL4148. Больше пояснять нечего. Установка драйвера преобразователя интерфейсов CH340.Под Windows 7 драйвер устанавливается в следующей последовательности. Открываем закладку Порты (COM и LPT). Подключаем модуль CH340 к порту USB компьютера. В диспетчере устройств появляется новое устройство USB.2-Serial с предупреждающим желтым знаком. Операционная система не смогла установить драйвер для модуля. Скачиваем и запускем файл установщика драйвера ch341ser.exe. Файлы автоматически разархивируются. Появляется окно. Нажимаем кнопку INSTALL. После непродолжительной установки появляется сообщение об ее успешном завершении. В диспетчере устройств появляется новое устройство USB-SERIAL CH340. Это и есть новый COM порт, в примере это порт с номером 5. При желании номер порта можно изменить. Для этого нужно нажать на нужный COM порт в «Диспетчере оборудования» правой кнопкой мыши, выбрать пункт Свойства. Дальше переходим на вкладку Параметры порта. Нажимаем кнопку Дополнительно Теперь остается выбрать сыободный номер порта. Теперь при каждом подключении модуля CH340 к компьютеру в системе будет появляться виртуальный COM порт. Внимание. Надо только помнить, что при подключении модуля к другому USB порту может измениться номер и виртуального COM порта. Рекомендуемые товарыМногофункциональный переходник USB-TTL на основе микросхемы CH340G. Имеет выходы 3.3В и 5В для питан.. Arduino USB UART чипы и драйвера CH340, CH340G, FTDIЧипы FTDI, CH340, ATMEGA16U2 с драйверами позволяют плате Arduino и USB адаптерам подключаться к компьютеру и взаимодействовать с внешним окружением через Serial UART. С их помощью Ардуино может скачивать прошивку, загружать и отправлять данные, не заботясь о низкоуровневой поддержке последовательного соединения. В платах разных производителей могут использоваться различные чипы и драйвера. В этой статье мы рассмотрим наиболее популярные микросхемы и узнаем, как скачать и установить соответствующие драйвера для нормальной работы Arduino Uno, Nano, Mega и другими платами. Чипы CH340g, FTDI FT232, ATMEGA 16U2 / 8U2
Зачем нужен USB / UART TTL преобразовательКогда вы подключаете Ардуино к компьютеру или любому другому устройству по USB, вы связываете между собой сразу два мира: микропроцессорный, сосредоточенный на плате Arduino и мир внешних устройств. Подходы к организации взаимодействия между элементами в этих мирах сильно отличаются. Для работы внутри платы используется особый протокол со своими правилами взаимодействия – UART. И для того, чтобы “внутреннюю” линию соединить с “внешней” нужен определенный преобразователь-посредник, который будет хорошо понимать физические сигналы, используемые как для USB, так и для платы контроллера. Вот этим посредником и являются чипы USB- UART (иногда их еще обозначают называют USB-TTL, хотя это не совсем корректно) преобразователей, самыми популярными из которых являются микросхемы FTDI, CH340G, ATMEGA U16. USB преобразователи в АрдуиноМы должны использовать внешние чипы, потому что контроллер ATMEGA328, являющийся сердцем большинства современных плат Arduino, не содержит в своих кристаллических внутренностях встроенного преобразователя. Если вы посмотрите на плату ардуино, то увидите корпус чипа, на нем можно разобрать и его тип. Исторически наиболее популярным вариантом чипов USB/UART конвертера была линейка микросхем от шотландского производителя FTDI. Главным ее недостатком была стоимость и весьма странная политика в области контроля контрафакта, зачастую приводящая к тому, что легальные купленные устройства блокировались драйверами компании. Сегодня существенную конкуренцию FTDI составляют микросхемы семейства CH340, массово производимые многочисленными китайскими производителями. Они гораздо дешевле и достаточно надежны и это постепенно привело к тому, что в большинстве недорогих контроллеров Arduino и адаптеров установлены именно чипы CH340 (CH340g). Наверное, единственной, но очень важной проблемой при использовании CH340g взамен FTDI является необходимость в некоторых случаях установки USB драйвера. “Респектабельная” FTDI давно уже тесно интегрирована в Windows и при подключении устройства с FTDI-преобразователем никаких драйвером устанавливать не нужно – они уже есть в системе. Для подключения CH340g иногда нужно скачать драйвер и установить его – только после этого система увидит наше устройство. Процедура установки драйвера для CH340g на самом деле очень проста и почти всегда проходит без ошибок на самых популярных операционных системах Windows7, Windows10. Именно поэтому никаких проблем с использованием недорогих ардуино плат, несущих на себе чип CH340, почти никогда не возникает. Остается только вопрос – а зачем вообще нужен какой-то USB драйвер для подключения ардуино к компьютеру? Давайте разберемся. USB драйвер для ардуиноМы не будем уходить в теоретические дебри, разбирая многочисленные коммуникационные протоколы, поддерживаемые современными компьютерными системами. Главное, что нужно понимать: когда мы присоединяем какое-то устройство к компьютеру, оно может передавать или получать данные только если его “поймут” с другой стороны. На стороне компьютера таким переводчиком является специальная программа, называемая драйвером. Драйвер USB работает в режиме эмуляции последовательного, COM-порта. Это означает, что при подключении операционная система создает виртуальные, программные COM-порты, с которыми и работает драйвер. В Windows их можно посмотреть в диспетчере устройств. Установка драйвера для CH340Китайские микросхемы CH340 используется довольно часто благодаря своей низкой стоимости и вполне приемлемому качеству. В серию микросхем CH340 входят CH340T (мост USB – UART), CH340R (мост USB – IrDA) и CH340G (мост USB – UART). Последняя микросхема является наиболее распространенной и удобной с точки зрения корпуса с меньшим числом выводов. Установка драйвера CH340Если в вашей системе отсутствует драйвер, его можно легко установить. Процедура занимает 5 минут и практически никогда не вызывает проблем. Скачать драйвер для CH340 можно по этой ссылке. Процесс установки драйвера разбивается на несколько шагов: Характеристики CH340Микросхема обладает следующими характеристиками и возможностями: Распиновка микросхемы CH340G представлена на рисунке. На плате обозначены следующие контакты: 2 – TXD сигнал UART. 3 – RXD сигнал UART. 4 – напряжение питания. 7 – XI вход для кварцевого резонатора и конденсатора. 8 – XO выход для кварцевого резонатора и конденсатора. 9 – CTS сигнал UART. 10 – DSR сигнал UART. 11 – RI сигнал UART. 12 – DCD сигнал UART. 13 – DTR сигнал UART. 14 – RTS сигнал UART. 15 – Включение инверсии входа RXD. Микросхема эмулирует работу последовательного порта. Все приложения работают с конвертером интерфейса CH340G без изменения кода. Чип FTDI для ArduinoШотландская фирма FTDI занимается разработкой аппаратных мостов “USB-UART” и “USB-FIFO”. Производство началось с запуска и продажи схем FT8U232 и FT8U245, которые в итоге стали очень популярными и востребованными на рынке устройств с USB. Эти виды микросхем имели всего лишь 1 режим работы и огромное количество дополнительных внешних элементов. Следующим поколением аппаратных мостов были микросхемы FT232B и FT245B. В них добавился новый режим работы BitBang, также появилась возможность реализации восьми независимых линий ввода-вывода. Помимо этого была изменена схемотехника кристалла. С 2006 года начался выпуск микросхем FT232R и FT245R, в которых были интегрированы на кристалл энергонезависимая память, тактовый генератор и другие компоненты. Основными преимуществами микросхемы FT232RL являются хорошая функциональность, легкость монтажа и минимальная обвязка. Распиновка модуля представлена на рисунке ниже. Характеристики микросхемы FT232R: Микросхема предоставляется с заранее запрограммированной памятью EEPROM, поэтому дополнительное программирование энергонезависимой памяти перед началом работы не требуется. Чип ATMEGA16U2/8U2 для ардуиноЧипы ATMEGA16U2/8U2 используются в качестве моста между USB-портом и последовательным портом. Версия платы ATmega8u2 использовалась для предыдущих плат Ардуино Uno и Mega. Технические характеристики чипа ATMEGA16U2: Контроллер ATmega8u2 в своей прошивке уже имеет установленные USB COM драйвера, поэтому установка дополнительных не требуется. Характеристики ATmega8u2: Заключение и выводыМикросхемы-контроллеры последовательного порта служат в качестве преобразователя интерфейса USB. Наиболее популярными являются микросхемы CH340 (преобразователь USB в UART), аппаратные мосты от фирмы FTDI, к которым относятся микросхемы FT8U232, FT8U245, FT232R и FT245R (USB-UART и USB – FIFO) и ATmega8U2 и ATmega16U2. Микросхема CH340 и модуль CH340G.Опубликовано 09.09.2015 пользователем Johhny Серия микросхем CH340 предназначена для преобразования шины USB в другие интерфейсы. На основе этой микросхемы можно построить преобразователь USB в последовательный интерфейс (например COM-порт), инфракрасный интерфейс (IrDA порт), интерфейс принтера. Наибольшую популярность данный чип приобрел в USB-SERIAL TTL модулях CH340G. Популярность переходника, в первую очередь, обусловлена ценой. Он значительно дешевле широко используемых чипов FTDI. Кроме того, в последнее время все чаще стали появляться платы Arduino, построенные с использованием CH340 (например Arduino UNO R3, модель BTE14-04 и Arduino MEGA 2560). Для подключения этих плат и модулей необходимо установить ch340g драйвер на свой компьютер. Модуль USB CH340G имеет миниатюрные размеры и вес: 17×57 мм, 5,5 гр. Имеет переключатель выходного напряжения 3,3v-5,0v, самовосстанавливающийся предохранитель, кнопку активации при использовании в качестве загрузчика. Основные характеристики CH340. Более подробно о микросхеме CH340 можно почитать в документации: ch340g datasheet. Распиновка CH340. Схема подключения 5В. Схема подключения 3.3В. Схема подключения модуля CH340G к Arduino Pro Mini. Установка драйвера CH340G. Для использования данного модуля или плат Arduino с вышеуказанным USB-to-Serial конвертором необходимо установить драйвер на ПК. Установку рассмотрим на примере ОС Windows. Некоторые версии Windows могут иметь предустановленное программное обеспечение и тогда ничего дополнительно устанавливать не придется. Если же ваша операционная система не смогла определить Arduino и выдала неопознанное USB2.0-Serial устройство в диспетчере устройств, то проделаем следующие шаги. 1. Для начала необходимо скачать драйвер ch340 Windows. 2. Распаковываем архив.
|