Простой переходник USB — UART TTL

Небольшого размера адаптер USB TTL PL 2303 является неким программатором, используемым с платой для считывания информации с различных датчиков:

• влажности;
• температуры;
• движения.

Этим и обусловлено широкое использование адаптер USB TTL PL2303 в радиоуправляемых устройствах. Программируется TTL USB адаптер на С++, т.е. USB TTL адаптер является «универсальной шиной» при передаче данных, используемой в технике вычислительной низкой и средней скорости.

Чтобы ее подключить к USB RS232 TTL адаптеру необходим четырехпроводной кабель. Одна витая пара нужны для дифференциального подключения при приеме и передаче ( RX и TX), а оставшиеся — для подачи питания устройствам периферийным (GND и +5V).

При условии, что наибольшая сила тока таких устройств не превышает 500мА, а у USB – 900мА), подключаются они без своего источника питания.

При том, что для TTL логики 0-5 В имеются стандартные уровни, вроде USB адаптер TTL и не нужен.

Но, из-за того, что интерфейс/протокол USB достаточно сложный, чтобы построить на его базе устройство, требуются глубокие познания и микропроцессоры, обрабатывающие данные.

В помощь можно взят иной протокол — УАПП (UART), на сегодня являющийся наиболее распространенным. Среди семейства из множества протоколов, используемым чаще других считается RS-232, в быту именуемый портом COM. Он самый старый из всех, но и сегодня актуальный.

Рекомендуем:

• Двигатель постоянного тока: характеристики, строение, основные отличия
• Бортовой самописец, или топ видеорегистраторов
• Электродвигатель своими руками?

Он имеет линии:

• передающая — TXD;
• принимающая — RXD.

Если используют их, передавая данные, то в аппаратном управлении нет необходимости. Для аппаратного используют DTS и RTS.

Выход передатчика соединяют со входом приемника и наоборот.

RS-232 от логики (5-вольтовой) стандартной разнится электрическим принципом действия. В этом варианте «0» лежит в диапазоне +3 до +12 В, соответственно единица — в пределах от -3 до -12.

Вывод. Назначение адаптеров UART USB TTL состоит в «стыковке» сложнейшего интерфейса

USB с простым и «ходовым» протоколом UART, поддерживаемом микроконтроллерами, и работе с уровнями логики 0-5В.

Модуль Usb Ttl адаптер PL2303HX с гибкой крышкой

Адаптер USB RS232 TTL Pl 2303 собирается на PL2303 микросхеме, создающей на ПК виртуальный СОМ-порт. Применяют для прошивки устройств с микроконтроллерами.

Его стоимость на https://ru.aliexpress.com/popular/ttl-adapter.html составляет 40,84 рубля.

Чтобы доставить в Украину заплатить дополнительно нужно 149,74 руб.

Основные характеристики PL2303 USB для TTL модуль адаптер конвертер:

• тип напряжения – регулярное;
• питание – 3,3/5 V;
• назначение- для компьютера;
• температурный диапазон — -40 TO +85;
• производитель – Diymore.

USB 3.3 В 5.5 В для TTL адаптер мини-порт

Обзор

• Размер – 36х17,5 мм (ДхШ);
• Контакты: GND, CTS, VCC, TXD, DTR, RXD, RXD;
• Чипсет FT232RL;
• Поддерживает – 5В, 3,3 В;
• Шаг – 2,54 мм.

Отличного качества модули стоимостью 100,24 руб. предлагается интернет-магазином https://ru.aliexpress.com/popular/ttl-adapter.html.

Для обнаружения авто с помощью GPS адаптер USB TTL PL2303 HX конвертер RS232

Его стоимость составляет 42,7 рублей.

К особенностям относятся:

• антистатическую упаковку, не допускающую накопления статэлектричества,
• негативно отражающегося на работе;
• высокую надежность, стабильность;
• поддержку WIN7.

Используется продукт, весящий 5 граммов (без упаковки) в студенческих экспериментах производстве и т.д. Его размер – 50Х15Х7 мм. У конвертеров модели USB PL2303 — RS232

TL есть пара интерфейсов, служащих для подключения (пятиконтактный штыревой) и ПК (USB стандартный).

FT232RL USB 3.3 В 5.5 В для TTL мини-порт

Стоимость его 106, 43 рубля. Это недорогой вариант увеличить возможность USB микроконтроллерам. Для защиты самовосстанавливающийся предохранитель 500ma, чтобы защититься от перезагрузок по току.

Характеристики

• цвет – красный;
• питание USB- 5 или 3,3 В;
• вес – 4 грамма;
• габариты — 43х17 мм.

Малый размер дает возможность использовать его в разработках, где критичным является размер гаджета.

USB в TTL для UART на чипе PL2303

Используется при Arduino программировании.

Конвертер на микросхеме Max3232 преобразует сигналы RS-232 порта в пригодные к использованию в цифровых схемах на основании TTL-технологий.

Стоит 76,11 рублей.

CP2102 USB 2.0 для TTL UART 6Pin

Состоит из платы CP2102, USB2.0 full-speed встроенного, генератора кварцевого, шины данных UART и поддерживает сигналы, не требуя внешнего USB модема.

• Весит 4 грамма;
• Индикаторы светодиодные на: питании, передаче и приеме;
• Статус рабочий– 3,3 и 5 В.

Стоит 82, 3 рубля.

Отзывы

Отличный адаптер, работает чётко, проверил сразу. Есть светодиодные индикаторы режимов работы и питания.

Видео: Для чего нужен Адаптер Pl2303 USB в RS232 TTL модуль

Чипы 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

Обычно с чипами USB преобразователей и поиском драйверов сталкиваются в тот момент, когда возникает проблема подключения платы к компьютеру. Скорее всего,  вы тоже нашли эту статью, пытаясь заставить Arduino IDE взаимодействовать с китайской ардуинкой. Давайте разберемся, какую роль во взаимодействии с компьютером играет чип преобразователя и зачем устанавливать какие-то драйверы, чтобы все заработало.

Зачем нужен USB / UART TTL преобразователь

Когда 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 Ардуино

Мы 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 ардуино

Мы 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.

Если мы подключаем Ардуино к компьютеру, то чип с помощью драйвера попросит систему открыть порт и начнет взаимодействие . И для чипов разных  производителей потребуются разные драйвера. Проблемы возникают, когда драйвера нет. Система пытается найти его для подключенного устройства, не находит и мы никогда не  увидим его в списке устройств. Для решения проблемы надо найти и скачать соответствующие драйвера, а затем установить их на компьютер. Ниже мы рассмотрим, как это делается на примере USB драйвера CH340.

Установка драйвера для CH340

Китайские 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 CH340

Если 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:

• Загрузка драйвера.
• Распаковка скачанного архива.
• Найдите папку CH341ER.
• Запуск исполнительного файла SETUP.EXE.
• Нажать на кнопку Установить.
• На этом установка драйвера на компьютер завершена.

Характеристики CH340

Микросхема обладает следующими характеристиками и возможностями:

• Не нужно большое количество внешних компонентов, требуются только кварцевый резонатор и 4 конденсатора.
• Создание виртуального последовательного порта.
• Возможность применения всех приложений для COM-портов.
• Работает с сигналами уровней 5 и 3,3В.
• Выполнена в удобном корпусе SO-16 с малым количеством выводов и небольшим числом внешних компонентов.
• Поддержка полной скорости спецификации USB0.
• Наличие встроенного буфера типа FIFO.
• Поддержка всех стандартных режимов передачи данных.
• Поддержка симплексного, полудуплексного, дуплексного асинхронных режимов обмена.
• Поддержка интерфейсов RS23, RS422, RS485.
• Рабочие температуры лежат в диапазоне от -40С до 85 С.

Распиновка микросхемы CH340G представлена на рисунке.

На плате обозначены следующие контакты:

1 – Земля.

2 – TXD сигнал UART.

3 – RXD сигнал UART.

4 – напряжение питания.

5 – UD+ сигнал USB.

6 – UD- сигнал USB.

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.

16 – Питание.

Микросхема эмулирует работу последовательного порта. Все приложения работают с конвертером интерфейса CH340G без изменения кода.

Чип FTDI для Arduino

Шотландская 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:

• Одночиповый переходник USB-UART.
• Поддержка режимов передачи 7и 8 бит данных, 1 и 2 стоповых бита.
• Бесплатные драйверы VCP и D2XX.
• Скорость передачи 300 бод – 3 мегабод для RS422.
• Наличие встроенного идентификационного номера.
• Настраиваемые выходы CBUS.
• Вывод состояния приема и передачи на внешние светодиоды.
• Наличие буферов FIFO для высокоскоростного приема/передачи данных.
• Усовершенствованный режим bit bang.
• Встроенная память EEPROM на 1024 байт.
• Наличие встроенного стабилизатора напряжения на 3.3 В и для внешних сигналов от 1,8 до 5В.
• Высокая нагрузочная способность.
• Малое потребление энергии.
• Совместима с USB 2.0 Full Speed.
• Температурный диапазон от -40С до 85С.

Микросхема предоставляется с заранее запрограммированной памятью EEPROM, поэтому дополнительное программирование энергонезависимой памяти перед началом работы не требуется.

Чип ATMEGA16U2/8U2 для ардуино

Чипы 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:

• Процессор AVR.
• Высокая производительность, низкая мощность.
• Размер ядра 8-бит.
• Подключение SPI, UART/USART, USB.
• Количество контактов 32.
• Скорость ЦПУ 16 МГц.
• 512 б ОЗУ.
• 512 б энергонезависимой памяти.
• 22 программируемых линии ввода-вывода.
• Интегрированный аналоговый компаратор.
• Объем флеш-памяти 16 Кб.
• Размер EEPROM 512х8.
• Напряжение от 2,7В до 5,5В.
• Рабочие температуры от -40С до 85С.

Контроллер ATmega8u2 в своей прошивке уже имеет установленные USB COM драйвера, поэтому установка дополнительных не требуется.

Характеристики ATmega8u2:

• Диапазон напряжений от 2,7В до 5,5В.
• 32 вывода.
• Скорость ЦПУ 16 МГц.
• Объем флеш-памяти 8Кб.
• Поддержка встроенных интерфейсов I2C, SPI, UART, USART.
• Размер ядра 8 бит.
• Несколько режимов работы – холостой ход, энергосберегающий режим, режим ожидания, расширенный режим ожидания и выключение питания.
• Возможность внешнего и внутреннего прерывания.
• 22 программируемых линии ввода-вывода.
• 512 б энергонезависимой памяти.
• 512 б ОЗУ.
• Рабочие температуры от -40С до 85С.

Заключение и выводы

Микросхемы-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.

Наверное, кто-то уже прочитал на нашем форуме сообщения exmortis об изготовлении кабеля USB-TTL из подручных средств.

Мы решили оформить это, как отдельную статью-руководство. Спасибо exmortis за предоставленный материал.

Аннотация: Данная статья является дополнением к статье Antony о подключении к приставке Ritmix RZX-50 по последовательному интерфейсу, которую рекомендуется предварительно прочесть.

Как известно из вышеупомянутой статьи, приставку Ritmix RZX-50 можно подключить к компьютеру через uart ttl, но так как сигналы по вольтажу не совпадают со стандартом rs-232, то нужен переходник. В качестве готового решения можно воспользоватья специальным конвертером, например, таким  или даже таким.

Сложность в том, что подобные решения могут быть далеко не всегда доступны, а при их наличии заявленная цена может быть достаточно высокой.

Однако, можно приспособить обычный кабель-переходник usb-rs232 (com), который продаётся в любом компьютерном магазине. Например, такой:

Кабель Gembird usb-rs232 uas111. Он удобен тем, контроллер спрятан в аккуратную коробочку. Правда, она запаяна, поэтому для вскрытия придётся либо её распиливать, либо срезать пластик паяльником.

В принципе, подойдёт любой другой подобный кабель, однако, нужно обращать внимание на удобство доступа к плате с контроллером. На некоторых кабелях она спрятана в разъёме rs-232, вскрывать который затруднительно, а на других может оказаться микросхема-капля, подпаятся к которой непросто. В конце-концов такой кабель может быть основан на каком-нибудь экзотическом чипе.

Микросхема pl2303. Интересны прежде всего ноги 1 (TXD) и 5 (RXD), нумерация ног идёт против часовой стрелки от угла, отмеченного на самом чипе точкой.

Микросхема max213 выпаяна. Красный провод припаян к сигналу TXD, жёлтый — к RXD, чёрный провод — земля. Впоследствии можно подключать по схеме Antony, присодиняя провода «перкрёстно», т.е. RXD контроллера к TXD приставки, а TXD к RXD соответственно.

Выводы последовательного интерфейса у Ritmix RZX-50.

Перепаянный как указано выше кабель подсоединяется к компьютеру (при этом rzx-50 НЕ подключена). Естественно, что драйвер системой не установится, но это и не требуется. Загружаем xubuntu в виртуальной машине, пробрасываем вовнутрь подсоединённое устройство (должно обозначаться как Prolific Technology Inc. USB-Serial Controller). После чего загружаем консоль и вводим dmesg. Одной из последних строчек должно оказаться определение подключённого устройства (pl2303) и его отражение на файловую систему — в данном случае это /dev/ttyUSB0. Запоминаем это имя.

Теперь надо установить minicom. Команда стандартная: «sudo apt-get install minicom». Запускаем настройку: «sudo minicom -s» и попадаем в меню конфигурации. В Serial port setup устанавливаем /dev/ttyUSB0 в качестве Serial Device, скорость потока устанавливается 56700 8N1, hardware и Software Flow Control выключается (No). Далее в Modem and dialing нужно стереть строки Init String и Reset String.

После чего настройку можно сохранить либо как дефолтную, либо под любым именем. В последнем случае minicom следует запускать с именем настройки в командной строке.

Выходим из настройки и запускаем minicom в обычном режиме (sudo minicom). Теперь можно протестировать кабель, замкнув провода от сигналов TXD и RXD. Если при нажатии любых клавиш в minicom на экране появляются соответствующие символы, значит кабель работает.

Теперь можно подсоединять приставку к проводам способом, указанным выше, и включить её, наслаждаясь выводом в окно эмулятора терминала. Когда выпадёт приглашение ввести пароль, следует ввести «root». Если при вводе и выводе символов периодически появляются мусорные или посторонние, значит что-то не так с землёй (скорей всего оборвана). В идеаля земля также никак не должна замыкаться с сигналами TXD и RXD.

От редакции: Я лично сразу вспомнил конец 90ых, когда началась эпоха Palm. В то время я был счастливым обладателем Handspring Visor Deluxe, мощнейшим, по тем временам КПК (слово «планшет» еще не придумали). Так вот, в силу дефицита USB портов (да! да!) приходилось самому изготавливать кабель RS232-TTL. Более того, поскольку сигналы у Visor были трехвольтовые, а микросхема Maxim, обеспечивающая нужный уровень сигнала была дефицитной — приходилось на ножку «выхода» вешать делитель напряжения с 5 до 3.3в, чтобы не спалить устройство.

Сейчас все гораздо проще, и можно сосредоточиться на более содержательной деятельности, например внести посильный вклад в создание альтернативной прошивки для RZX-50 🙂

« Тест 80 игр для PSX и N64 для Yinlips YDPG-18

LvivGOO v2 (Dingoo A320 Native OS) »

Используемые источники:

• https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1550-adapter-usb-ttl.html
• https://arduinomaster.ru/platy-arduino/arduino-usb-uart-chipy-i-drajvera-ch340-ch340g-ftdi/
• http://a320.emulate.su/2012/06/29/kabel-usb-ttl-svoimi-rukami/