USB转串口方案


方案概述

沁恒专注于连接与控制领域,在USB转接领域深耕多年,多代产品迭代升级。提供多种USB转串口芯片与应用方案,支持Windows/Linux/Android/MacOS等操作系统,支持USB转1串、2串、4串等。

具体选型时建议根据串口数量、芯片驱动类型、串口波特率支持、封装类型、串口IO电压工作范围、MODEM信号支持、485控制信号支持、GPIO信号支持等条件灵活选用。
芯片提供的串口默认为TTL电平,通过电平转换芯片可以灵活转换为RS-232、RS-422、RS-485串口等。应用框图:

方案特点

  • 支持串口I/O独立供电,避免串口设备间通过IO引脚产生电流倒灌。
  • 支持多种驱动类型,可使用厂商VCP驱动/系统内置驱动。
  • 支持高波特率与硬件流控。
  • 支持串口波特率自适应。
  • 支持MODEM联络信号、485方向控制、BLE、GPIO、I2C等通讯接口。
  • 内置时钟,多种封装可选。

方案选型

本方案所描述内容均为单芯片方案,各型号及主要区别如下:

  • 驱动类型中标注多种类型的芯片型号,表示可灵活选用不同类型驱动。
  • USB配置:设备部分参数,如VID,PID,设备描述字符串等可通过WCH提供的配置工具设定。
    外置:通过外接串行EEPROM配置
    内置:内部支持
    批量定制:支持批量化芯片与串口驱动定制
  • 峰值最大波特率:芯片支持的最高波特率。
    流控连续波特率:大数据量连续通讯支持的最高波特率,此场景应用建议启用硬件流控。
  • MODEM信号可兼做普通GPIO口使用,其中RTS/DTR用作普通输出,CTS/DSR/DCD/RI用作普通输入。
    如:MCU程序下载场景,可使用RTS/DTR其中一路信号控制复位,另一路信号用于控制MCU进入BOOT下载模式。
  • 除MODEM信号,部分型号提供GPIO、I2C、BLE蓝牙等其他通讯接口。
  • CH9143实现USB转串口功能的同时增加了BLE无线传输通道,实现BLE/串口/USB三向透传。

沁恒全方位提供多种USB串口驱动程序供选择,各类型详细特点如下:
1、VCP:使用厂商提供的USB设备驱动,工作时在Windows系统的“端口(COM和LPT)”一栏下会生成COM口,Linux/Android/MacOS系统在/dev目录下会生成TTY设备节点。
方案应用特点:

  • 支持高速率通讯及硬件流控。
  • 功能齐全,支持GPIO等扩展功能。
  • 仿真标准串口,用于升级原串口外围设备,或者通过USB增加额外串口。
  • 计算机端串口应用程序完全兼容,无需修改。
  • 驱动可手动安装或计算机连网后自动安装。

2、CDC:使用操作系统自带的USB CDC设备驱动程序,USB CDC串口也是虚拟串口的一种,设备节点产生方式与VCP相同。由于受CDC协议和驱动限制,使用系统自带CDC驱动时可能会遇到以下问题:

  • 高波特率大数据量通讯效率不佳。
  • 不支持硬件流控。
  • MODEM信号RTS无法单独设定,CTS状态无法单独上报。

方案应用特点:

  • 支持免安装的操作系统内置CDC类驱动程序或者多功能高速率的 VCP 厂商驱动程序。
  • 仿真标准串口,用于升级原串口外围设备,或者通过USB增加额外串口。
  • 计算机端串口应用程序完全兼容,无需修改。

3、HID:使用操作系统自带的USB HID设备驱动,USB HID串口在系统上识别为标准HID设备。
方案应用特点:

  • 支持免安装的操作系统内置HID类驱动程序。
  • 系统下不生成串口节点,无需手动选择,同时也实现了一定程度的信息隐藏。
  • 数据收发使用中断传输,支持最高波特率为:115200bps。
  • 支持使用系统HID原生API或者WCH提供的动态库操作串口。

4、AOA:遵循安卓AOA协议,仅用于安卓系统,使用系统自带的AOA配件驱动,AOA串口在系统上识别为标准AOA配件。
方案应用特点:

  • 使用安卓标准Accessory配件库,实现免驱应用。
  • 实现安卓设备边充电边通讯。
  • 对比安卓OTG扩展串口方式,通用性更强。 

应用场景

资源提供

设计参考资料、开发资料及系统驱动,均可以从沁恒官网上下载,提供上述USB转1串、2串、4串的芯片与成品板,且提供支持更多串口及各类串口电平的成品板。
其他多串口方案可参考《PCI/PCIE转多串口及打印口方案》、《多串口扩展芯片方案》,除此之外还可根据客户需求提供芯片与方案定制。

联系方式

技术电话:025-52638360, 52638363, 52638362
        邮箱:tech@wch.cn
销售电话:025-52632559, 52638355
        邮箱:sales@wch.cn