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你可能喜欢USB转UART数据接口器件CP2102的应用设计(转载)
本文简单介绍USB转UART数据接口芯片CP2102并详细说明在硬件开发
过程中应注意的问题
USB是近来广大学习单片机及电子工程师们奋斗的目的，然而随着单片机种类的多繁多、不知选用哪个好，但是我们不可否认的是现在大部份单片机都有了UART通讯接口，有了它哪就好办了，利用CP2102
USB转UART数据接口与单片机相结合，其波特率由300--921600之间任选，经过转换后的数据我们就只要给单片机编写简单的UART通讯软件了，上们机驱动由Cygnal集成产品公司提供免费的软件，USB转换只要与电脑相连就可自动检测到器件，同时CP2102还为用户提供了内部EEPROM,内部的EEPROM可以通过USB进行编程这允许OEM
的USB 配置数据和序列号可以在制造和测试时直接写入到系统板上的CP2101
1. 系统概述
&&& CP2101
是一种高度集成的USB 转UART
桥接器提供一个使用最小化的元件和PCB空间实现RS232 转USB
的简便的解决方案该芯片包含一个USB 2.0
全速功能控制器USB收发器振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART)全部功能集成在一个5mm
X 5mm MLP-28封装的IC中无需其他的外部USB元件片内EEPROM
可以用于由原始设备制造商自定义USB供应商代码产品代码产品描述文字功率标牌版本号和器件序列号等数据的存储空间
EEPROM 可以通过USB
在应用板上进行编程这使得在产品制造和调试过程中就可以实现对它进行编程使用CYGNAL
免费提供的器件驱动程序可以很容易地将CP2101 用于实现一个有效的COM
提供的免税的实用COM口(VCP)器件驱动器允许一个基于CP2101的产品作为PC机的一个COM
口使用CP2101 的UART 接口处理所有的RS232
信号包括控制和握手信号所以现存的系统固件无需改动在许多现存的RS232
设计中更新从RS232到USB 所要做的就是用CP2101 取代RS232
级别的转换器
2. 极限参数 (略)
3. 总体直流电气特性(略)
电源输入& 电源输出
&2.7-3.6 V
电源电压输入&& 3.3 V
电压调节器输出参见第9节
器件复位内部端口或VDD监视器的漏极开路输出一个外部源可以通过将该引脚驱动为低电平至少15
s来启动一次系统复位
调节器输入此引脚为片内电压调节器的输入
感知输入该引脚应连接至一个USB网络的VBUS信号当连通到一个USB网络时该引脚上的信号为5
异步数据输出(UART 发送)
异步数据输入(UART 接收)
清除发送控制输入(低电平有效)
准备发送控制输出(低电平有效)
数据设置准备好控制输出(低电平有效)
数据终端准备好控制输出(低电平有效)
数据传输检测控制输入(低电平有效)
振铃指示器控制输入(低电平有效)
当CP2101进入USB终止状态时该引脚被驱动为高电平
当CP2101进入USB终止状态时该引脚被驱动为低电平
这些引脚应该为未连接或接到VDD 的引脚
5. USB 功能控制器和收发器
CP2101中的USB 功能控制器和收发器是一个符合USB 2.0
规范的全速器件集成收发器和片内相应的上拉电阻USB功能控制器管理USB
和UART间所有的数据传输以及由USB主控制器发出的命令请求和用于控制UART功能的命令
终止和恢复信号支持功能便于CP2101器件以及外部电路的电源管理当在总线上检测到终止信号时CP2101
将进入终止模式在进入终止模式时CP2101 会发出SUSPEND 和/SUSPEND
信号SUSPEND 和/SUSPEND
在一个CP2101复位后也会发出直到在USB要求的器件配置完成
CP2101 的终止模式会在下述任何一种情况时出现(1)
检测到继续信号或产生继续信号时(2) 检测到一个USB
复位信号或(3)发生器件复位在终止模式出现时SUSPEND
和/SUSPEND信号被取消注意: SUSPEND 和/SUSPEND
在CP2101复位期间会暂时处于高电平如果要避免这种情况出现可以使用一个大的下拉电阻(10K
欧姆) 来确保/SUSPEND 在复位期间保持在低电平
CP2101 USB
功能控制器也支持USB远距离唤醒功能远距离唤醒信号将产生一个请求给主控制器来发出一个继续信号这样就可以允许CP2101
出现终止模式并继续数据传输可以通过向RI输入(低电平有效)信号来产生一个远距离唤醒信号
异步串行数据总线(UART)接口
&CP2101 UART 接口包括TX (发送)
和RX (接收) 数据信号以及RTS, CTS, DSR, DTR, DCD 和RI 控制信号UART
支持RTS/CTS, DSR/DTR 和X-On/X-Off 握手
被编程到UART的数据格式和波特率在PC机的COM口配置期间被置位可获得的数据格式和波特率见表6.1.
无校验偶校验奇校验
&300, 600, , ,
28800,&& 3, 57600,
7. 内部EEPROM CP2101
包括一个内部的可以用于由设备原始制造商定义USB供应商身份识别产品代码产
品描述功率标牌器件版本号和器件序列号等数据的存储USB配置数据的定义是可自由定义的如果EEPROM
没有被OEM的数据占用则将采用表6.1所示的默认配置数据注意尽管如此对于可能使用多个CP2101器件连接到同一个PC机的OEM
应用来说则需要一个专一的序列号
&内部的EEPROM可以通过USB进行编程这允许OEM 的USB
配置数据和序列号可以在制造和测试时直接写入到系统板上的CP2101
中Cygnal提供一个卓越的为内部EEPROM编程的工具同时还提供一个Windows
DLL 格式的程序库这个库可以用于将EEPROM
编程步骤集成到OEM使用的自定义软件中使得在制造过程中进行流水线式测试和序列号的管理
表7.1. 默认的USB 配置数据
&功率标牌(属性)
&功率标牌(最大功率)
0001 (最多123 字符)
Cygnal CP2101 USB 转UART 桥控制器(最多126
8. 实用的COM 口器件驱动器设备
CP2101 实用的COM 口(VCP)
器件驱动器允许将一个基于CP2101的器件引入到PC机的应用软件作为一个额外的COM口独立于任何现存的硬件COM口运行在PC机上的应用软件以访问一个标准的硬件COM口的方式访问基于CP2101的器件尽管如此在PC与CP2101
器件间的数据传输是通过USB完成的因此现存的COM口应用可以通过USB将数据数据传输到基于CP2101的器件而无需修改应用关于支持的操作系统的最新情况请与Cygnal
集成产品公司联系
9. 电压调节器 CP2101 是一个USB总线驱动器件电源由USB
的VBUS 信号提供它包括一个片内实现此
功能的5 V 转3 V 电压调节器电压调节器的3 V
输出被引出到VDD 引脚使得外部的3 V 器件可以从USB
取电源关于电压调节器的电气特性参见表9.1
&注意: CP2101 的VBUS 和REGIN
引脚都应该总是被连接到USB 的VBUS
信号上推荐在REGIN的输入端加去耦电容0.1F 与1.0F并连
表9.1. 电压调节器电气特性
VDD = 3.0 V; -40C 至+85C 除非特殊说明
&输入电压范围
&输出电流= 1至100mA 3.0
VBUS 检测输入阈值
CP2102为电子工程师和单片机爱好者提供了USB通讯的利器,应用常见的UART接口实现USB通讯,为降低产品成品,实现
是Silicon公司的USB转UART的芯片,UART端支持所有modem接口信号,波特率最高可以达到1Mbits,内部有576Byte
的接收缓冲区和640Byte的发送缓冲区。
硬件电路方面，所需要元件少之又少，仅需两个104的瓷片电容和一个复位引脚的上拉电阻即可。
Silicon公司为它的产品写了非常完整的说明文档及驱动程序。如果要测试硬件是否有问题，最好使用Silicon公司提供的虚拟串口驱动程序（VCP），插入后，会提示找到新设备，安装VCP驱动如果成功的话，会在设备管理器界面下发现新的串口，此时可以当然普通串口用。
Silicon公司还提供了另一种驱动程序的接口，USBXpress开发包，这个驱动不会在PC上虚拟一个串口，个性化更好，用起来更方便。懒得翻译了，复制一份英文说明：
The Silicon Laboratories USBXpress?Development Kit
provides a complete host and device software solution for
interfacing Silicon Laboratories C8051F32x, C8051F34x, and CP210x
devices to the Universal Serial Bus (USB).No USB protocol or host
device driver expertise is required. Instead, a simple, high-level
Application Program.Interface (API) for both the host software and
device firmware is used to provide complete USB connectivity.
开发包包含了Windows设备驱动，Windows设备驱动的安装软件，以动态链接库形式提供的主机接口函数库（hostAPI）。
The host API is provided in the form of a Windows
Dynamic Link Library (DLL). The host interface DLL communicates
with the USB device via the provided device driver and the
operating system's USB stack. The following is a list of the host
API functions available:
SI_GetNumDevices() - Returns the number of devices
SI_GetProductString() - Returns a descriptor for a
SI_Open() - Opens a device and returns a handle
SI_Close() - Cancels pending IO and closes a
SI_Read() - Reads a block of data from a device
SI_Write() - Writes a block of data to a device
SI_FlushBuffers() - Flushes the TX and RX buffers
for a device
SI_SetTimeouts() - Sets read and write block
SI_GetTimeouts () - Gets read and write block
SI_CheckRXQueue() - Returns the number of bytes in
a device's RX queue
SI_SetBaudRate() - Sets the specified CP210x Baud
SI_SetBaudDivisor() - Sets the specified CP210x
Baud Divisor Value
SI_SetLineControl() - Sets the CP210x device Line
SI_SetFlowControl() - Sets the CP210x device Flow
SI_GetModemStatus() - Gets the CP210x device Modem
SI_SetBreak() - Sets the Break State for CP210x
SI_ReadLatch() - Gets the port latch value from a
CP2103 device
SI_WriteLatch() - Sets the port latch value to a
CP2103 device
SI_GetPartNumber() - Gets the CP210x device part
SI_DeviceIOControl() - Allows sending low-level
commands to the device driver
如果要使用这些函数，首先得让设备安装了这个驱动，Silicon公司提供了另一个软件用来生成特定设备的驱动程序：CustomUSBDriverWizard.exe，并有个被命名为“an220”文档说明怎么使用。
这些软件和文档均可以该公司网站上下载到。如下图所示，你就可以知道他可以生成怎么样的驱动了，从上至下分别是：使用虚拟串口的驱动，使用USBXpress驱动；定制可执行的安装程序，仅生成inf文件。
按提示操作，就可以生成特定VID和PID及其他信息的设备驱动，如果选择了定制可执行的安装程序，会生成一个.exe文件，使用时直接运行它就行了。如果选择VCP驱动，则生成两个inf文件，一个是为总线使用的，另一个是为虚拟串口使用的，具体细节我也不懂，呵呵。
USBXpress开发包还提供了另一个接口函数库CP210xManufacturing.lib，这个库可用来更改存于CP2102内部EEPROM中设备的信息。一般情况下先安装一个VCP驱动，再用使用该库文件的软件可直接修改ID信息，修改后，设备将自动被移除，并提示发现新硬件。
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。基于计算机控制技术的总线式汽车组合仪表校验系统开发 USB总线上数据传输 - 无忧知识网
基于计算机控制技术的总线式汽车组合仪表校验系统开发 USB总线上数据传输
描述：...期性和传输速率不变的数据传输。它要求在USB的带宽中预先分配一定的量。该类传输没有差错校验，因而不能保证传输的正确性。音频系统、计算机一电话集成系统等采用这种传输类型。中断传输用于数据传输量小，无周期性，但对响应时间敏感且要求马上响应的数据传输。采用中断传输的典型的例子是鼠标、键盘、游戏棒等人机输入设备。数据块传输支持像打印机、扫描仪...
基于计算机控制技术的总线式汽车组合仪表校验系统开发摘要：针对某引进车型CAN总线轿车仪表，采用工控机、基于单片机的数据采集器等硬件，与VB6.0平台上开发的软件构成了一套完整的性能校验系统。经实际应用表明，该系统具有测试精度高、开发成本低、抗干扰能力强、检测效率高、操作简单等优点。从硬件和软件两方面对测试系统的实现方法及功能进行了详细的介绍。关键词：汽车仪表；VB；性能；校验系统0、引言随着汽车仪表的集成度、智能化程度的不断提高，以及市场对汽车仪表产品需求量的不断增长，对测试系统的性能要求也在逐渐提高。实用的测控系统包括可靠的数据通信、高精度的控制方法、实时数据管理功能和良好的用户界面等诸多方面的因素。一个集成化、智能化，能够自动测量、分析、图形或统计数据显示测试结果的测试系统越来越受到汽车仪表生产厂商的青睐。在Windows操作系统下，开发自动测试软件，并配套相应的硬件系统，可以对汽车仪表的各项性能进行自动检测，完成复杂、繁琐的测试工作，避免人为因素造成的误差。本文针对某引进车型CAN总线轿车仪表的性能校验要求，开发了一套完整的检测系统，包括基于单片机的数据采集器等硬件系统，以及基于VB6.0平台的测试软件系统。经现场实际应用验证，该系统具有测试精度高、开发成本低、抗干扰能力强、检测效率高、操作简单等优点。1、系统构成汽车仪表用于汽车驾驶中，给驾驶员提供信息提示、报警等功能。仪表上配置的器件种类繁多，包括信号指示灯、报警灯、车速表、发动机转速表、水温表、油量表、LCD显示器等。本测试系统针对某引进车型CAN总线轿车仪表的各项性能指标，在不同模式下，通过串口，采用CAN总线与仪表进行通信，并集成外部测量设备，完成对仪表各项性能的测试。基本测试项目有：(1) 仪表各模块的电流量、电阻值；(2) 产品内部性能参数校准；(3) 校正指针的指示精度；(4) 产品缺省信息配置；(5) 验证仪表的校正精度。2、系统硬件结构2.1 系统硬件结构框图Fig.1 Calibration System Hardware Framework Chart 如图1所示,整个校验系统硬件平台可分为:气动控制仪表校验台架、测试功能模块、I/ O 接口电路模块和工业控制计算机等四个部分。2.2 硬件系统所实现的功能系统中所有的测试硬件均采用模块化设计,每一个测试模块完成一项或几项测试任务。(1) 测试系统的主控模块中，基于PCI接口的数字量I/O卡，通过连接功能扩展板卡实现在计算机的控制下,依次接通各个测量模块与仪表之间的电路,使得相应的测量模块得以启动或终止工作。(2) 上位机通过RS232串口与程控电源、程控数据采集系统进行通信。设置仪表不同模式下的电压输出，读取各个测试项的测量值。(3) 智能CAN接口卡通过USB接口与工控机连接，程序中通过调用外部DLL库函数来驱动智能CAN接口卡，实现上位机与仪表基于CAN协议下通信。在仪表的正常模式下，发送、接收CAN指令，对仪表指针的指示精度修正结果进行校验。(4) 通过LPT1并口与打印机连接，打印当前不合格产品的信息（产品序列号、错误项名称、测试时间等），以便记录、查看历史测试情况。3、系统软件设计3.1 系统功能需求测试软件主要分为检测和校验两部分。仪表检测包括：静态电流测试、工作状态下电源引脚电流、点火引脚电流、内照明引脚电流、各盏指示灯、报警灯的电流、引脚之间的电阻等。仪表校验是汽车仪表校验系统最重要的部分,包括：线路板微通道A/D值、车速表指针指示精度、发动机转速表指针指示精度、水温表指针指示精度、油量表指针指示精度等。测试的标准从产品数据库中读取，测试结果存入ACCESS数据库文件[1]。向仪表芯片中写入指针校验结果、出厂配置信息等。测试系统能够存储、打印不合格产品的条形码及错误项的测试结果。3.2 软件开发的基本思想用Visual Basic 6.0提供的MSm控件来实现与外围设备的串口通信；由于Windows XP操作系统不支持对IO端口的直接操作，因此需要调用Windows API函数实现对Win I/O端口的控制[2]；调用外部动态链接库（DLL）函数来驱动外部设备，例如智能CAN接口卡等，实现与仪表的通信。模块化编程是实现软件结构化设计的重要手段。测试软件采用模块化的思想。将每个测试任务写成一个结构完整、相对独立的程序模块,针对具体的测试要求，可以自由配置模块次序。采用模块化设计的软件，用户可以选择要进行的测试项目、修改测试参数，提高了程序的可配置性能，方便现场调试，能够满足不同的测试需求。3.3 系统软件的产品测试流程汽车仪表测试部分软件流程如图2所示。下面介绍几个主要的测试项目。Fig.2 Calibration System Test Process(1) 初始化。主要完成读取系统信息配置文件、载入数据库中的测试标准、读取历史测试记录、初始化Win I/O端口、初始化RS232串口、初始化CAN接口卡、配置当前测试信息等工作。(2) 电流电阻测试。该部分测试是通过RS232串口控制数据采集仪器,读取仪表端子上的电流值以及电阻值,经过对采集的数据进行软件上的标定,与数据库给定的值进行比较,判断该仪表是否合格,同时在软件界面给予显示。(3) 芯片A/D值测试。在仪表的诊断模式下，通过RS232串口，按照仪表的通信协议，读取芯片微通道端口(Micro Port)上的A/D值，与数据库给定的值进行比较,判断该仪表是否合格,同时在软件界面给予显示。(4) 校准指针精度。仪表指针在压针安装时，存在着装配误差，为了消除或减小仪表指针的装配误差，提高仪表指示精度，需要对4个指针进行指示精度修正。发送指针的理论定位指令，观察指针指示情况。通过微调指令数值，调整步进电机的旋转角度，使得指针精确定位。记录当前的指令值，写入仪表存储单元。(5) 校验指针精度。在仪表正常模式下，调用DLL函数驱动CAN接口卡，按照CAN通信协议，实现与汽车仪表通信，发送控制指令，校验车速表、发动机转速表、水温表、油量表的指针指示精度。(5) 异常处理。当某一测试项失败，即刻执行异常处理模块，发出错误报警，结束当前测试循环，推出测试件，并且打印错误报告；自动进入下一个测试循环的准备就绪状态。4 结束语由基于工控机上的PCI、USB、RS232等通信端口的设备构成硬件平台,并配以不同的软件功能模块,便可构成各种测量和控制仪器，并且系统开放、灵活，技术更新周期短,开发与维护的费用较低，预示了未来测试系统发展的趋势[3]。本文开发的测试系统便具备以上特征。本文开发的某型轿车仪表校验系统已经用于实际生产，实现了现代汽车仪表对测试系统的各方面要求，包括串口通信，并口通信，对硬件端口的读写以及对数据库的管理和维护。本系统投入生产后运行良好,大大提高了现场测试的效率和精度，而且性能稳定、抗干扰能力强, 完全满足校验系统的性能要求，因此本系统具有较好的推广价值和应用前景。参考文献:[1] 陈俊源. Visual Basic 6.0程序设计&&数据库应用务实篇. 中国铁道出版社，1999 [2] 冯雪飞. Windows平台下串行通信的几种实现方法. 机械制造与自动化, 2002[3] 王 栋. Visual Basic程序设计实用教程. 清华大学出版社, 2003
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06-0806-0806-0806-0806-08
01-0101-0103-1202-1502-16403 Forbidden
403 Forbiddencp2101驱动 USB接口转通用异步串行接口控制器
cp2101USB接口转通用异步串行接口控制器双击安装文件然后根据提示进行安装即可
cp2101驱动 USB接口转通用异步串行接口控制器
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