| 0,0 → 1,570 |
|---|
| <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
| <html> |
| <head> |
| <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
| <title> USB232R01B </title> |
| <meta name="keywords" content="USB FTDI RS232 převodník"> |
| <meta name="description" content="USB převodník pro RS232"> |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
| <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
| <script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| </head> |
| |
| <body lang="cs"> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
| <div class="Header"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawHeader(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== MENU ============== --> |
| <div class="Menu"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawMenu(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- ============== TEXT ============== --> |
| <div class="Text"> |
| <p class="Title"> |
| Převodník USB na RS232 |
| </p> |
| <p class=Autor> |
| Milan Horkel, Jakub Kákona |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| Modul slouží jako univerzální převodník z USB na RS232 s výstupy |
| na straně RS232 v úrovních TTL. Převodník používá obvod FT232R od |
| firmy FTDI. Tyto obvody jsou podporované ve všech rozšířených operačních |
| systémech. |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| <img width=358 height=219 src="USB232R01B.cs_files/image001.jpg" |
| alt="Obrázek modulu USB232R01B"> |
| </p> |
| <p> |
| <a href="../USB232R01B.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
| src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
| alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
| </p> |
| |
| <h1> Technické parametry </h1> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> Parametr </th> |
| <th> Hodnota </th> |
| <th> Poznámka </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Rozhraní </td> |
| <td> USB 2.0 </td> |
| <td> <span lang="EN-US">High Speed</span> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Konektor </td> |
| <td> USB B </td> |
| <td> Standardní velký USB konektor </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Spotřeba </td> |
| <td> 15mA / 5V </td> |
| <td> Bez připojeného dalšího zařízení </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Signály </td> |
| <td> RXD TXD RTS# CTS# DTR# DSR# DCD# RI# </td> |
| <td> Signály obvyklé na 9pin konektoru, signály pro řízení přenosu |
| s volitelnou polaritou, TTL </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Řízení toku </td> |
| <td> Nastavitelné </td> |
| <td> Možno nastavit HW i SW řízení toku dat </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Režim spánku </td> |
| <td> Ano </td> |
| <td> Spínač napájení pro externí použití </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Vzbuzení PC </td> |
| <td> Ano </td> |
| <td> Pomocí signálu RI# </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Rozměry </td> |
| <td> 51x31x18mm </td> |
| <td> Výška nad základnou </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <h1> Popis konstrukce </h1> |
| |
| <h2> Úvodem </h2> |
| |
| <p> |
| Sériový port RS232 se pomalu stává nedostupnou relikvií minulých časů a |
| je třeba začít používat novější rozhraní. Na druhé straně jednočipové |
| mikropočítače jsou velmi dobře přizpůsobeny pro sériovou komunikaci a |
| tak se přirozeným řešením stává převodník USB na sériový kanál. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pro modul jsme vybrali běžně dostupný obvod FT232RL firmy FTDI. Obvody |
| jsou i v kusovém množství dostupné u firmy ASIX v Praze za |
| velmi rozumnou cenu. Bližší informace na |
| <a href="http://www.asix.cz/">http://www.asix.cz</a> |
| a technické informace a drivery na stránce výrobce |
| <a href="http://www.ftdichip.com/">http://www.ftdichip.com</a>. |
| </p> |
| |
| <h2> Obvod FT232R </h2> |
| |
| <p> |
| Hlavní vlastnosti obvodu lze shrnout v těchto bodech: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> USB 2.0 s přenosem 300Bd až 3MBd s běžnými nastaveními (7 |
| nebo 8 bitů, parita, …) </li> |
| <li> FIFO pro příjem i vysílání </li> |
| <li> Podpora řízení přenosu HW i SW </li> |
| <li> Podpora ve všech běžných OS drivery od výrobce </li> |
| <li> Programovatelné polarity signálů, pomocné signály </li> |
| <li> Podpora úsporných režimů a vzbouzení PC </li> |
| <li> Nízká cena </li> |
| </ul> |
| |
| <p> |
| Tento nový obvod od firmy FTDI má některé výhody oproti předchozím |
| verzím: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> Potřebuje méně externích součástek, nepotřebuje krystal </li> |
| <li> Konfigurační paměť EEPROM je integrovaná uvnitř obvodu </li> |
| </ul> |
| |
| <h2> Zapojení modulu </h2> |
| |
| <p> |
| Zapojení vychází z katalogu součástky a příslušných aplikačních |
| poznámek. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Obvod FT232R má vestavěný vnitřní stabilizátor 3.3V pro signály USB. |
| Toto napětí je vyvedeno na konektor J6 a lze je zatížit až 50mA. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Konektor J5 slouží pro nastavení napětí vstupních a výstupních signálů. |
| Je možno použít rozkmit signálů 5V nebo 3.3V. Jiné úrovně jsou možné |
| (až do 1.8V) ale je třeba dodat příslušné napětí na pin J5.2. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Tranzistor Q1 spíná napětí USB VCC na konektor J4. Toto napětí se |
| automaticky vypne, když počítač přejde do režimu spánku. Aktivací |
| signálu RI# je možno počítač probudit pokud to není v konfiguraci |
| zakázané. |
| </p> |
| |
| <p> |
| LED diody indikují RX a TX aktivitu. Funkci je možno změnit modifikací |
| obsahu EEPROM. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width=1039 height=555 src="USB232R01B.cs_files/image002.gif" |
| alt="Schema"> |
| </p> |
| |
| <table class="Soupiska"> |
| <tr> |
| <th> Reference </th> |
| <th> Hodnota </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Odpory </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> R4, R5 </td> |
| <td> 270R </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> R3 </td> |
| <td> 1k </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> R1 </td> |
| <td> 4k7 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> R2 </td> |
| <td> 10k </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Keramické kondenzátory </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> C1 </td> |
| <td> 10nF </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> C3, C4, C5, C6, C7 </td> |
| <td> 100nF </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Elektrolytické kondenzátory </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> C2 </td> |
| <td> 4u7/6.3V </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Indukčnosti </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> L1 </td> |
| <td> MI0805K400R-10 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Diody </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> D1 </td> |
| <td> 1N4007SMD </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> D2, D3 </td> |
| <td> LED3mm_RED </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Tranzistory </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Q1 </td> |
| <td> IRF7416SMD </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Integrované obvody </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> U1 </td> |
| <td> FT232RL </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Mechanické součástky </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> J1 </td> |
| <td> USB_B_01 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> J2 </td> |
| <td> JUMP2X8 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> J3, J4 </td> |
| <td> JUMP2X3 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> J7 </td> |
| <td> JUMP2 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> J5, J6, J8 </td> |
| <td> JUMP3 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="2"> Konstrukční součásti </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4ks </td> |
| <td> Šroub M3x12 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4ks </td> |
| <td> Podložka M3 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4ks </td> |
| <td> Sloupek M3x5 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1ks </td> |
| <td> Jumper </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1ks </td> |
| <td> PCB USB232R0A </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <h2> Mechanická konstrukce </h2> |
| |
| <p> |
| Převodník je vyroben v podobě standardního modulu stavebnice MLAB. |
| V rozích je opatřen upevňovacími šrouby se sloupky. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width=313 height=190 src="USB232R01B.cs_files/image003.jpg" |
| alt="Pohled zhora"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width=308 height=189 src="USB232R01B.cs_files/image004.jpg" |
| alt="Pohled ze strany spojů"> |
| </p> |
| |
| <h1> Osazení a oživení </h1> |
| |
| <h2> Osazení </h2> |
| |
| <p> |
| Nejprve osazujeme SMD součástky. Začneme obvodem U1 aby nám nepřekážely |
| ostatní součástky. Je třeba použít pastového tavidla a minimum pájky. |
| Mikropáječka je téměř nezbytností. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Na straně součástí nezapomeňte osadit dvě drátové propojky. Nejvhodnější |
| je tenký lakovaný samopájitelný drátek. Polarita LED diod je označena |
| (A jako anoda). |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="609" height="370" src="USB232R01B.cs_files/O1.png" |
| alt="Osazení ze strany spojů"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="610" height="368" src="USB232R01B.cs_files/O2.png" |
| alt="Osazení ze strany součástí"> |
| </p> |
| |
| <h2> Oživení </h2> |
| |
| <p> |
| V zásadě není co oživovat. Před prvním zapnutím je vhodné |
| zkontrolovat, zda zařízení nemá zkrat v napájení (konektor J3, |
| napětí 5V). |
| </p> |
| |
| <h2> Konfigurace </h2> |
| |
| <p> |
| Konfigurace se zapisuje do interní paměti EEPROM a je nepovinná. Viz |
| kapitola o driverech. |
| </p> |
| |
| <h1> Programové vybavení – drivery </h1> |
| |
| <p> |
| Drivery, programy a originální dokumentace na stránkách výrobce čipu |
| <a href="http://www.ftdichip.com/">http://www.ftdichip.com</a>. |
| Aplikační poznámky si zaslouží alespoň zběžné prostudování. |
| </p> |
| |
| <h2> Instalace driverů WinXP </h2> |
| |
| <p> |
| Při prvním připojení převodníku k USB portu si systém vyžádá |
| adresář s drivery. Základní chování je takové, že se pro převodník |
| spustí drivery pro obsluhu zařízení se dvěma aplikačními rozhraními. |
| </p> |
| |
| <h3> Rozhraní <code>Virtual COM Port</code> </h3> |
| |
| <p> |
| Toto rozhraní umožňuje aplikacím přes <code>Win32 COM API</code> |
| komunikovat s převodníkem jako se standardním sériovým portem. |
| Zpřístupnění tohoto rozhraní je možné zakázat v konfiguraci |
| součástky (v paměti EEPROM) nebo v konfiguraci driveru (v |
| příslušném INI souboru). |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pro komunikaci je možno použít libovolný terminálový program a vybrat si |
| nově vzniklý COM port. Na rozdíl od obyčejného COM portu dojde |
| k přerušení spojení mezi programem (terminálem) a USB COM portem |
| kdykoli odpojíme a připojíme USB zařízení. Spojení je pak nutné znovu |
| navázat (u terminálu typicky „zavěsit“ a znovu se spojit). |
| </p> |
| |
| <h3> Rozhraní <code>D2XX API</code> </h3> |
| |
| <p> |
| Toto rozhraní je proprietární rozhraní firmy FTDI a slouží pro |
| komunikaci s obvody FTDI včetně ovládání jejich speciálních funkcí |
| (například programování paměti EEPROM). |
| </p> |
| |
| <h3> Architektura driverů </h3> |
| |
| <p> |
| Nová generace driverů pro obvody FTDI používá koncepci kombinovaného |
| driveru (na rozdíl od dřívějších verzí) a stačí tak jediná sada driverů, |
| která dává k dispozici jak rozhraní pro virtuální COM port tak i |
| proprietární rozhraní FTDI. U nových obvodů (FT232R, FT2232 a podobně) |
| je konfigurace nastavená v paměti EEPROM součástky. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="335" height="238" src="USB232R01B.cs_files/image007.gif" |
| alt="Architektura driverů"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Obrázek ukazuje stav, kdy jsou k dispozici obě rozhraní (výchozí |
| konfigurace). Nelze <i>současně</i> využívat obě výše uvedená rozhraní. |
| </p> |
| |
| <h2> Konfigurace součástky </h2> |
| |
| <p> |
| Výchozí konfigurace součástky je celkem rozumná a obvykle není třeba |
| konfiguraci měnit. K nastavování konfigurace součástky slouží |
| program Mprog.exe a je ke stažení na webu výrobce. Po spuštění vypadá |
| takhle: |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="642" height="535" src="USB232R01B.cs_files/image008.jpg" |
| alt="Program Mprog.exe"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Program umožňuje zapsat do konfigurační EEPROM až po uložení vytvořené |
| konfigurace do souboru. Možnosti nastavení jsou patrné a v helpu |
| programu stručně popsané. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pokud si naprogramujete vlastní USB VID/PID identifikátory bude třeba |
| upravit i příslušné položky v INF souboru driverů. |
| </p> |
| |
| <h2> Základy USB </h2> |
| |
| <p> |
| Podrobnosti na <a href="http://www.usb.org/">http://www.usb.org</a>. |
| Zde je k dispozici specifikace USB. |
| </p> |
| |
| <h3> Úplné základy </h3> |
| |
| <p> |
| Rychlost na USB se často plete: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> Full Speed – 480Mbit/s – pouze USB 2.0, používají například USB |
| disky, nutné lepší kabely </li> |
| <li> High Speed – 12MBit/s – běžná zařízení (<i>i náš převodník</i>) </li> |
| <li> Low Speed – 1.5Mbit/s – zařízení typu HID (klávesnice, myši) </li> |
| </ul> |
| |
| <p> |
| Napájení: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> Napájecí napětí 5V, k dispozici zaručeně minimálně 100mA, |
| maximálně 500mA pokud to zdroj v počítači nebo HUBu umožňuje </li> |
| <li> Zařízení po zastrčení do USB nesmí mít spotřebu větší než 100mA </li> |
| <li> Signály jsou 3.3V, diferenciální pár </li> |
| <li> Teoreticky má být napájení jištěno <i>ale u některých zařízení to |
| neplatí</i> </li> |
| </ul> |
| |
| <p> |
| Přenos dat: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> Isochronní – zabraná šířka pásma – například pro přenos zvuku </li> |
| <li> Interrupt přenosy – pro interaktivní přenosy – například klávesnice, |
| signalizace a podobně </li> |
| <li> Bulk přenosy – přenosy velkého množství dat – disky a podobně |
| (<i>i náš převodník</i>) </li> |
| <li> Řídící přenosy – pro řízení USB zařízení </li> |
| </ul> |
| |
| <p> |
| Komunikace po USB probíhá v rámcích, které se přenášejí vždy po 1 |
| milisekundě (u zařízení Low Speed nebo High Speed). Do každého rámce se |
| snaží obslužné programy (drivery USB) nacpat co nejvíce přenosů. |
| Přednost mají isochronní přenosy (například pro reproduktory), pak data |
| související s interaktivním přenosem (očuchávání klávesnice, přenos |
| přerušení) a teprve zbytek kapacity je vyplněn hromadnými přenosy. |
| Převodník využívá hromadné přenosy. |
| </p> |
| |
| <p> |
| V žádném případě nelze spoléhat na časování přenosů. Data se |
| přenášejí po paketech a jsou na straně driverů i v obvodu |
| FT232R vyrovnávací paměti pro odesílaná a pro přijímaná data. Jediná |
| správná cesta bezchybného přenosu spočívá ve využití řízení přenosu buď |
| HW signály nebo znaky XON/XOFF. |
| </p> |
| |
| <h3> Přenos dat u obvodu FT232R </h3> |
| |
| <p> |
| Data se přenášejí po paketech o délce až 64B. 2 bajty se použijí pro |
| přenos stavu řídících signálů a zbytek jsou sériová data. Přenos dat |
| probíhá pouze pokud se zaplní vyrovnávací paměť o délce 64B nebo pokud |
| od posledního přenosu uběhla dostatečně dlouhá doba (vyprší Latency |
| Timer s přednastavenou dobou 16ms). |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pokud se změní stav některého z řídících signálů dojde k přenosu |
| v nejbližším milisekundovém rámci. Totéž platí i pro případ přenosu |
| některého znaku pro řízení přenosu (obvykle znaky XON a XOFF). |
| </p> |
| |
| </div> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== PATIČKA ============== --> |
| <div class="Footer"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawFooter(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| </body> |
| </html> |
