WebSVN – MLAB – Rev 453 – Blame – /Modules/CommSerial/USB232R01A/DOC/HTML/USB232R01A.cs.html

453

miho

1

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">

2

<html>

3

<head>

4

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">

5

<title> USB232R01A </title>

6

<meta name="keywords" content="USB FTDI RS232 převodník">

7

<meta name="description" content="USB převodník pro RS232">

8

9

<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">

10

<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print">

11

<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico">

12

<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>

13

14

</head>

15

16

<body lang="cs">

17

18

19

20

<div class="Header">

21

<script type="text/javascript">

22

<!--

23

SetRelativePath("../../../../../");

24

DrawHeader();

25

// -->

26

</script>

27

<noscript>

28

<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>

29

</noscript>

30

</div>

31

32

33

34

35

<div class="Menu">

36

<script type="text/javascript">

37

<!--

38

SetRelativePath("../../../../../");

39

DrawMenu();

40

// -->

41

</script>

42

<noscript>

43

<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>

44

</noscript>

45

</div>

46

47

48

49

<div class="Text">

50

<p class="Title">

51

Převodník USB na RS232

52

</p>

53

<p class=Autor>

54

Milan Horkel

55

</p>

56

<p class="Subtitle">

57

Modul slouží jako univerzální převodník z USB na RS232 s výstupy

58

na straně RS232 v úrovních TTL. Převodník používá obvod FT232R od

59

firmy FTDI. Tyto obvody jsou podporované ve všech rozšířených operačních

60

systémech.

61

</p>

62

<p class="Subtitle">

63

<img width="328" height="204" src="USB232R01A.cs_files/image001.jpg"

64

alt="Obrázek modulu USB232R01A">

65

</p>

66

<p>

67

<a href="../USB232R01A.cs.pdf"><img class="NoBorder"

68

src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"

69

alt="Acrobat"> PDF verze</a>

70

</p>

71

72

<h1> Technické parametry </h1>

73

74

<table>

75

<tr>

76

<th> Parametr </th>

77

<th> Hodnota </th>

78

<th> Poznámka </th>

79

</tr>

80

<tr>

81

<td> Rozhraní </td>

82

<td> USB 2.0 </td>

83

<td> <span lang="EN-US">High Speed</span> </td>

84

</tr>

85

<tr>

86

<td> Konektor </td>

87

<td> USB B </td>

88

<td> Standardní velký USB konektor </td>

89

</tr>

90

<tr>

91

<td> Spotřeba </td>

92

<td> 15mA / 5V </td>

93

<td> Bez připojeného dalšího zařízení </td>

94

</tr>

95

<tr>

96

<td> Signály </td>

97

<td> RXD TXD RTS# CTS# DTR# DSR# DCD# RI# </td>

98

<td> Signály obvyklé na 9pin konektoru, signály pro řízení přenosu

99

s volitelnou polaritou, TTL </td>

100

</tr>

101

<tr>

102

<td> Řízení toku </td>

103

<td> Nastavitelné </td>

104

<td> Možno nastavit HW i SW řízení toku dat </td>

105

</tr>

106

<tr>

107

<td> Režim spánku </td>

108

<td> Ano </td>

109

<td> Spínač napájení pro externí použití </td>

110

</tr>

111

<tr>

112

<td> Vzbuzení PC </td>

113

<td> Ano </td>

114

<td> Pomocí signálu RI# </td>

115

</tr>

116

<tr>

117

<td> Rozměry </td>

118

<td> 51x31x18mm </td>

119

<td> Výška nad základnou </td>

120

</tr>

121

</table>

122

123

<h1> Popis konstrukce </h1>

124

125

<h2> Úvodem </h2>

126

127

<p>

128

Sériový port RS232 se pomalu stává nedostupnou relikvií minulých časů a

129

je třeba začít používat novější rozhraní. Na druhé straně jednočipové

130

mikropočítače jsou velmi dobře přizpůsobeny pro sériovou komunikaci a

131

tak se přirozeným řešením stává převodník USB na sériový kanál.

132

</p>

133

134

<p>

135

Pro modul jsme vybrali běžně dostupný obvod FT232RL firmy FTDI. Obvody

136

jsou i v kusovém množství dostupné u firmy ASIX v Praze za

137

velmi rozumnou cenu. Bližší informace na

138

<a href="http://www.asix.cz/">http://www.asix.cz</a>

139

a technické informace a drivery na stránce výrobce

140

<a href="http://www.ftdichip.com/">http://www.ftdichip.com</a>.

141

</p>

142

143

<h2> Obvod FT232R </h2>

144

145

<p>

146

Hlavní vlastnosti obvodu lze shrnout v těchto bodech:

147

</p>

148

149

<ul>

150

<li> USB 2.0 s přenosem 300Bd až 3MBd s běžnými nastaveními (7

151

nebo 8 bitů, parita, …) </li>

152

<li> FIFO pro příjem i vysílání </li>

153

<li> Podpora řízení přenosu HW i SW </li>

154

<li> Podpora ve všech běžných OS drivery od výrobce </li>

155

<li> Programovatelné polarity signálů, pomocné signály </li>

156

<li> Podpora úsporných režimů a vzbouzení PC </li>

157

<li> Nízká cena </li>

158

</ul>

159

160

<p>

161

Tento nový obvod od firmy FTDI má některé výhody oproti předchozím

162

verzím:

163

</p>

164

165

<ul>

166

<li> Potřebuje méně externích součástek, nepotřebuje krystal </li>

167

<li> Konfigurační paměť EEPROM je integrovaná uvnitř obvodu </li>

168

</ul>

169

170

<h2> Zapojení modulu </h2>

171

172

<p>

173

Zapojení vychází z katalogu součástky a příslušných aplikačních

174

poznámek.

175

</p>

176

177

<p>

178

Obvod FT232R má vestavěný vnitřní stabilizátor 3.3V pro signály USB.

179

Toto napětí je vyvedeno na konektor J6 a lze je zatížit až 50mA.

180

</p>

181

182

<p>

183

Konektor J5 slouží pro nastavení napětí vstupních a výstupních signálů.

184

Je možno použít rozkmit signálů 5V nebo 3.3V. Jiné úrovně jsou možné

185

(až do 1.8V) ale je třeba dodat příslušné napětí na pin J5.2.

186

</p>

187

188

<p>

189

Tranzistor Q1 spíná napětí USB VCC na konektor J4. Toto napětí se

190

automaticky vypne, když počítač přejde do režimu spánku. Aktivací

191

signálu RI# je možno počítač probudit pokud to není v konfiguraci

192

zakázané.

193

</p>

194

195

<p>

196

LED diody indikují RX a TX aktivitu. Funkci je možno změnit modifikací

197

obsahu EEPROM.

198

</p>

199

200

<p>

201

<img width="864" height="463" src="USB232R01A.cs_files/image002.gif"

202

alt="Schema">

203

</p>

204

205

<table class="Soupiska">

206

<tr>

207

<th> Reference </th>

208

<th> Hodnota </th>

209

</tr>

210

<tr>

211

<th colspan="2"> Odpory </th>

212

</tr>

213

<tr>

214

<td> R4, R5 </td>

215

<td> 270R </td>

216

</tr>

217

<tr>

218

<td> R3 </td>

219

<td> 1k </td>

220

</tr>

221

<tr>

222

<td> R1 </td>

223

<td> 4k7 </td>

224

</tr>

225

<tr>

226

<td> R2 </td>

227

<td> 10k </td>

228

</tr>

229

<tr>

230

<th colspan="2"> Keramické kondenzátory </th>

231

</tr>

232

<tr>

233

<td> C1 </td>

234

<td> 10nF </td>

235

</tr>

236

<tr>

237

<td> C3, C4, C5, C6, C7 </td>

238

<td> 100nF </td>

239

</tr>

240

<tr>

241

<th colspan="2"> Elektrolytické kondenzátory </th>

242

</tr>

243

<tr>

244

<td> C2 </td>

245

<td> 4u7/6.3V </td>

246

</tr>

247

<tr>

248

<th colspan="2"> Indukčnosti </th>

249

</tr>

250

<tr>

251

<td> L1 </td>

252

<td> MI0805K400R-10 </td>

253

</tr>

254

<tr>

255

<th colspan="2"> Diody </th>

256

</tr>

257

<tr>

258

<td> D1 </td>

259

<td> 1N4007SMD </td>

260

</tr>

261

<tr>

262

<td> D2, D3 </td>

263

<td> LED3mm_RED </td>

264

</tr>

265

<tr>

266

<th colspan="2"> Tranzistory </th>

267

</tr>

268

<tr>

269

<td> Q1 </td>

270

<td> IRF7416SMD </td>

271

</tr>

272

<tr>

273

<th colspan="2"> Integrované obvody </th>

274

</tr>

275

<tr>

276

<td> U1 </td>

277

<td> FT232RL </td>

278

</tr>

279

<tr>

280

<th colspan="2"> Mechanické součástky </th>

281

</tr>

282

<tr>

283

<td> J1 </td>

284

<td> USB_B_01 </td>

285

</tr>

286

<tr>

287

<td> J2 </td>

288

<td> JUMP2X8 </td>

289

</tr>

290

<tr>

291

<td> J3, J4 </td>

292

<td> JUMP2X3 </td>

293

</tr>

294

<tr>

295

<td> J5, J6, J8 </td>

296

<td> JUMP3 </td>

297

</tr>

298

<tr>

299

<td> J9 </td>

300

<td> JUMP2 </td>

301

</tr>

302

<tr>

303

<th colspan="2"> Konstrukční součásti </th>

304

</tr>

305

<tr>

306

<td> 4ks </td>

307

<td> Šroub M3x12 </td>

308

</tr>

309

<tr>

310

<td> 4ks </td>

311

<td> Podložka M3 </td>

312

</tr>

313

<tr>

314

<td> 4ks </td>

315

<td> Sloupek M3x5 </td>

316

</tr>

317

<tr>

318

<td> 1ks </td>

319

<td> Jumper </td>

320

</tr>

321

<tr>

322

<td> 1ks </td>

323

<td> PCB USB232R0A </td>

324

</tr>

325

</table>

326

327

<h2> Mechanická konstrukce </h2>

328

329

<p>

330

Převodník je vyroben v podobě standardního modulu stavebnice MLAB.

331

V rozích je opatřen upevňovacími šrouby se sloupky.

332

</p>

333

334

<p>

335

<img width="300" height="188" src="USB232R01A.cs_files/image003.jpg"

336

alt="Pohled zhora">

337

<img width="300" height="188" src="USB232R01A.cs_files/image004.jpg"

338

alt="Pohled ze strany spojů">

339

</p>

340

341

<h1> Osazení a oživení </h1>

342

343

<h2> Osazení </h2>

344

345

<p>

346

Nejprve osazujeme SMD součástky. Začneme obvodem U1 aby nám nepřekážely

347

ostatní součástky. Je třeba použít pastového tavidla a minimum pájky.

348

Mikropáječka je téměř nezbytností.

349

</p>

350

351

<p>

352

Na straně součástí nezapomeňte osadit 4 drátové propojky. Nejvhodnější

353

je tenký lakovaný samopájitelný drátek. Polarita LED diod je označena

354

(A jako anoda).

355

</p>

356

357

<p>

358

<img width="320" height="195" src="USB232R01A.cs_files/image005.jpg"

359

alt="Osazení ze strany spojů">

360

<img width="322" height="195" src="USB232R01A.cs_files/image006.jpg"

361

alt="Osazení ze strany součástí">

362

</p>

363

364

<h2> Oživení </h2>

365

366

<p>

367

V zásadě není co oživovat. Před prvním zapnutím je vhodné

368

zkontrolovat, zda zařízení nemá zkrat v napájení (konektor J3,

369

napětí 5V).

370

</p>

371

372

<h2> Konfigurace </h2>

373

374

<p>

375

Konfigurace se zapisuje do interní paměti EEPROM a je nepovinná. Viz

376

kapitola o driverech.

377

</p>

378

379

<h1> Programové vybavení – drivery </h1>

380

381

<p>

382

Drivery, programy a originální dokumentace na stránkách výrobce čipu

383

<a href="http://www.ftdichip.com/">http://www.ftdichip.com</a>.

384

Aplikační poznámky si zaslouží alespoň zběžné prostudování.

385

</p>

386

387

<h2> Instalace driverů WinXP </h2>

388

389

<p>

390

Při prvním připojení převodníku k USB portu si systém vyžádá

391

adresář s drivery. Základní chování je takové, že se pro převodník

392

spustí drivery pro obsluhu zařízení se dvěma aplikačními rozhraními.

393

</p>

394

395

<h3> Rozhraní <code>Virtual COM Port</code> </h3>

396

397

<p>

398

Toto rozhraní umožňuje aplikacím přes <code>Win32 COM API</code>

399

komunikovat s převodníkem jako se standardním sériovým portem.

400

Zpřístupnění tohoto rozhraní je možné zakázat v konfiguraci

401

součástky (v paměti EEPROM) nebo v konfiguraci driveru (v

402

příslušném INI souboru).

403

</p>

404

405

<p>

406

Pro komunikaci je možno použít libovolný terminálový program a vybrat si

407

nově vzniklý COM port. Na rozdíl od obyčejného COM portu dojde

408

k přerušení spojení mezi programem (terminálem) a USB COM portem

409

kdykoli odpojíme a připojíme USB zařízení. Spojení je pak nutné znovu

410

navázat (u terminálu typicky „zavěsit“ a znovu se spojit).

411

</p>

412

413

<h3> Rozhraní <code>D2XX API</code> </h3>

414

415

<p>

416

Toto rozhraní je proprietární rozhraní firmy FTDI a slouží pro

417

komunikaci s obvody FTDI včetně ovládání jejich speciálních funkcí

418

(například programování paměti EEPROM).

419

</p>

420

421

<h3> Architektura driverů </h3>

422

423

<p>

424

Nová generace driverů pro obvody FTDI používá koncepci kombinovaného

425

driveru (na rozdíl od dřívějších verzí) a stačí tak jediná sada driverů,

426

která dává k dispozici jak rozhraní pro virtuální COM port tak i

427

proprietární rozhraní FTDI. U nových obvodů (FT232R, FT2232 a podobně)

428

je konfigurace nastavená v paměti EEPROM součástky.

429

</p>

430

431

<p>

432

<img width="335" height="238" src="USB232R01A.cs_files/image007.gif"

433

alt="Architektura driverů">

434

</p>

435

436

<p>

437

Obrázek ukazuje stav, kdy jsou k dispozici obě rozhraní (výchozí

438

konfigurace). Nelze <i>současně</i> využívat obě výše uvedená rozhraní.

439

</p>

440

441

<h2> Konfigurace součástky </h2>

442

443

<p>

444

Výchozí konfigurace součástky je celkem rozumná a obvykle není třeba

445

konfiguraci měnit. K nastavování konfigurace součástky slouží

446

program Mprog.exe a je ke stažení na webu výrobce. Po spuštění vypadá

447

takhle:

448

</p>

449

450

<p>

451

<img width="642" height="535" src="USB232R01A.cs_files/image008.jpg"

452

alt="Program Mprog.exe">

453

</p>

454

455

<p>

456

Program umožňuje zapsat do konfigurační EEPROM až po uložení vytvořené

457

konfigurace do souboru. Možnosti nastavení jsou patrné a v helpu

458

programu stručně popsané.

459

</p>

460

461

<p>

462

Pokud si naprogramujete vlastní USB VID/PID identifikátory bude třeba

463

upravit i příslušné položky v INF souboru driverů.

464

</p>

465

466

<h2> Základy USB </h2>

467

468

<p>

469

Podrobnosti na <a href="http://www.usb.org/">http://www.usb.org</a>.

470

Zde je k dispozici specifikace USB.

471

</p>

472

473

<h3> Úplné základy </h3>

474

475

<p>

476

Rychlost na USB se často plete:

477

</p>

478

479

<ul>

480

<li> Full Speed – 480Mbit/s – pouze USB 2.0, používají například USB

481

disky, nutné lepší kabely </li>

482

<li> High Speed – 12MBit/s – běžná zařízení (<i>i náš převodník</i>) </li>

483

<li> Low Speed – 1.5Mbit/s – zařízení typu HID (klávesnice, myši) </li>

484

</ul>

485

486

<p>

487

Napájení:

488

</p>

489

490

<ul>

491

<li> Napájecí napětí 5V, k dispozici zaručeně minimálně 100mA,

492

maximálně 500mA pokud to zdroj v počítači nebo HUBu umožňuje </li>

493

<li> Zařízení po zastrčení do USB nesmí mít spotřebu větší než 100mA </li>

494

<li> Signály jsou 3.3V, diferenciální pár </li>

495

<li> Teoreticky má být napájení jištěno <i>ale u některých zařízení to

496

neplatí</i> </li>

497

</ul>

498

499

<p>

500

Přenos dat:

501

</p>

502

503

<ul>

504

<li> Isochronní – zabraná šířka pásma – například pro přenos zvuku </li>

505

<li> Interrupt přenosy – pro interaktivní přenosy – například klávesnice,

506

signalizace a podobně </li>

507

<li> Bulk přenosy – přenosy velkého množství dat – disky a podobně

508

(<i>i náš převodník</i>) </li>

509

<li> Řídící přenosy – pro řízení USB zařízení </li>

510

</ul>

511

512

<p>

513

Komunikace po USB probíhá v rámcích, které se přenášejí vždy po 1

514

milisekundě (u zařízení Low Speed nebo High Speed). Do každého rámce se

515

snaží obslužné programy (drivery USB) nacpat co nejvíce přenosů.

516

Přednost mají isochronní přenosy (například pro reproduktory), pak data

517

související s interaktivním přenosem (očuchávání klávesnice, přenos

518

přerušení) a teprve zbytek kapacity je vyplněn hromadnými přenosy.

519

Převodník využívá hromadné přenosy.

520

</p>

521

522

<p>

523

V žádném případě nelze spoléhat na časování přenosů. Data se

524

přenášejí po paketech a jsou na straně driverů i v obvodu

525

FT232R vyrovnávací paměti pro odesílaná a pro přijímaná data. Jediná

526

správná cesta bezchybného přenosu spočívá ve využití řízení přenosu buď

527

HW signály nebo znaky XON/XOFF.

528

</p>

529

530

<h3> Přenos dat u obvodu FT232R </h3>

531

532

<p>

533

Data se přenášejí po paketech o délce až 64B. 2 bajty se použijí pro

534

přenos stavu řídících signálů a zbytek jsou sériová data. Přenos dat

535

probíhá pouze pokud se zaplní vyrovnávací paměť o délce 64B nebo pokud

536

od posledního přenosu uběhla dostatečně dlouhá doba (vyprší Latency

537

Timer s přednastavenou dobou 16ms).

538

</p>

539

540

<p>

541

Pokud se změní stav některého z řídících signálů dojde k přenosu

542

v nejbližším milisekundovém rámci. Totéž platí i pro případ přenosu

543

některého znaku pro řízení přenosu (obvykle znaky XON a XOFF).

544

</p>

545

546

</div>

547

548

549

550

<div class="Footer">

551

<script type="text/javascript">

552

<!--

553

SetRelativePath("../../../../../");

554

DrawFooter();

555

// -->

556

</script>

557

<noscript>

558

<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>

559

</noscript>

560

</div>

561

562

563

</body>

564

</html>

Subversion Repositories – MLAB

(root)/Modules/CommSerial/USB232R01A/DOC/HTML/USB232R01A.cs.html @ 2339

Rev 453