<!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> USB232R01A </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</p><p class="Subtitle">Modul slouží jako univerzální převodník z USB na RS232 s výstupyna straně RS232 v úrovních TTL. Převodník používá obvod FT232R odfirmy FTDI. Tyto obvody jsou podporované ve všech rozšířených operačníchsystémech.</p><p class="Subtitle"><img width="328" height="204" src="USB232R01A.cs_files/image001.jpg"alt="Obrázek modulu USB232R01A"></p><p><a href="../USB232R01A.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 přenosus 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 aje třeba začít používat novější rozhraní. Na druhé straně jednočipovémikropočítače jsou velmi dobře přizpůsobeny pro sériovou komunikaci atak se přirozeným řešením stává převodník USB na sériový kanál.</p><p>Pro modul jsme vybrali běžně dostupný obvod FT232RL firmy FTDI. Obvodyjsou i v kusovém množství dostupné u firmy ASIX v Praze zavelmi 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 (7nebo 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 předchozímverzím:</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 aplikačníchpoznámek.</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 seautomaticky vypne, když počítač přejde do režimu spánku. Aktivacísignálu RI# je možno počítač probudit pokud to není v konfiguracizakázané.</p><p>LED diody indikují RX a TX aktivitu. Funkci je možno změnit modifikacíobsahu EEPROM.</p><p><img width="864" height="463" src="USB232R01A.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> J5, J6, J8 </td><td> JUMP3 </td></tr><tr><td> J9 </td><td> JUMP2 </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="300" height="188" src="USB232R01A.cs_files/image003.jpg"alt="Pohled zhora"><img width="300" height="188" src="USB232R01A.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 nepřekáželyostatní součástky. Je třeba použít pastového tavidla a minimum pájky.Mikropáječka je téměř nezbytností.</p><p>Na straně součástí nezapomeňte osadit 4 drátové propojky. Nejvhodnějšíje tenký lakovaný samopájitelný drátek. Polarita LED diod je označena(A jako anoda).</p><p><img width="320" height="195" src="USB232R01A.cs_files/image005.jpg"alt="Osazení ze strany spojů"><img width="322" height="195" src="USB232R01A.cs_files/image006.jpg"alt="Osazení ze strany součástí"></p><h2> Oživení </h2><p>V zásadě není co oživovat. Před prvním zapnutím je vhodnézkontrolovat, 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. Vizkapitola 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 vyžádáadresář s drivery. Základní chování je takové, že se pro převodníkspustí 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 konfiguracisoučástky (v paměti EEPROM) nebo v konfiguraci driveru (vpříslušném INI souboru).</p><p>Pro komunikaci je možno použít libovolný terminálový program a vybrat sinově vzniklý COM port. Na rozdíl od obyčejného COM portu dojdek přerušení spojení mezi programem (terminálem) a USB COM portemkdykoli odpojíme a připojíme USB zařízení. Spojení je pak nutné znovunavázat (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 prokomunikaci 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 kombinovanéhodriveru (na rozdíl od dřívějších verzí) a stačí tak jediná sada driverů,která dává k dispozici jak rozhraní pro virtuální COM port tak iproprietární rozhraní FTDI. U nových obvodů (FT232R, FT2232 a podobně)je konfigurace nastavená v paměti EEPROM součástky.</p><p><img width="335" height="238" src="USB232R01A.cs_files/image007.gif"alt="Architektura driverů"></p><p>Obrázek ukazuje stav, kdy jsou k dispozici obě rozhraní (výchozíkonfigurace). Nelze <i>současně</i> využívat obě výše uvedená rozhraní.</p><h2> Konfigurace součástky </h2><p>Výchozí konfigurace součástky je celkem rozumná a obvykle není třebakonfiguraci měnit. K nastavování konfigurace součástky sloužíprogram Mprog.exe a je ke stažení na webu výrobce. Po spuštění vypadátakhle:</p><p><img width="642" height="535" src="USB232R01A.cs_files/image008.jpg"alt="Program Mprog.exe"></p><p>Program umožňuje zapsat do konfigurační EEPROM až po uložení vytvořenékonfigurace do souboru. Možnosti nastavení jsou patrné a v helpuprogramu stručně popsané.</p><p>Pokud si naprogramujete vlastní USB VID/PID identifikátory bude třebaupravit 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 USBdisky, 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 toneplatí</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 1milisekundě (u zařízení Low Speed nebo High Speed). Do každého rámce sesnaží obslužné programy (drivery USB) nacpat co nejvíce přenosů.Přednost mají isochronní přenosy (například pro reproduktory), pak datasouvisející s interaktivním přenosem (očuchávání klávesnice, přenospřerušení) a teprve zbytek kapacity je vyplněn hromadnými přenosy.Převodník využívá hromadné přenosy.</p><p>V žádném případě nelze spoléhat na časování přenosů. Data sepřenášejí po paketech a jsou na straně driverů i v obvoduFT232R vyrovnávací paměti pro odesílaná a pro přijímaná data. Jedinásprávná cesta bezchybného přenosu spočívá ve využití řízení přenosu buďHW 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 propřenos stavu řídících signálů a zbytek jsou sériová data. Přenos datprobíhá pouze pokud se zaplní vyrovnávací paměť o délce 64B nebo pokudod posledního přenosu uběhla dostatečně dlouhá doba (vyprší LatencyTimer s přednastavenou dobou 16ms).</p><p>Pokud se změní stav některého z řídících signálů dojde k přenosuv nejbližším milisekundovém rámci. Totéž platí i pro případ přenosuněkterého 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>