一、概述
CH343、CH9101、CH9102等系列芯片，是沁恒推出的第三代USB转单串口产品，基于经典版CH340系列芯片进行技术革新，实现USB转高速异步串口，波特率支持最高6Mbps。芯片内部高度集成，外围精简，均提供VIO电源引脚，串口I/O支持独立供电。
第三代USB转串口芯片支持使用系统集成的CDC串口驱动或VCP厂商驱动。VCP厂商驱动能更齐全，支持全功能串口、硬件流控、GPIO、USB参数配置等功能、支持高波特率下持续稳定传输。优先推荐使用VCP驱动程序，支持Windows、Linux、Android、macOS等操作系统。
本文所列常见问题同样适用于特性相近的USB转多串口芯片CH342、CH9103等。相较于USB转串口经典版CH340和CH341系列芯片，第三代USB转串口产品主要特点如下：
二、电源设计
USB转串口芯片有3个电源端分别是VDD5、V3和VIO，芯片内置3.3V的LDO电源调节器。
VDD5是内部LDO的输入端；
V3是内部LDO的输出端，USB收发器和内核电源均从该引脚输入；
VIO是单独的串口IO等引脚的电源输入。 
常见问题1—VDD5和V3如何连接
VDD5支持5V或3.3V电源电压供电。
(1) 当VDD5引脚输入5V工作电压（实际上大于3.8V）时，内部LDO工作，V3引脚会输出3.3V电源供芯片内部USB收发器使用。
(2) 当VDD5引脚输入3.3V工作电压（实际上小于3.6V）时，V3引脚需要和VDD5连接，同时输入外部的3.3V工作电压。
VDD5和V3引脚需要外接电源退耦电容，默认104规格（即104规格），且PCB布局时靠近芯片引脚放置。V3引脚的电容用于电源退耦，来改善USB传输过程中的EMI。此外，VDD5供电电源上建议同时并联10~22uF大电容。
常见问题2—VIO如何连接
USB转串口芯片的VIO引脚用于为串口I/O和其他如RST引脚提供I/O电源，支持电压范围1.8V~5V。
默认情况下VIO引脚应该与芯片所连接的串口设备采用同一电压，此时双方串口电压匹配。VIO引脚支持的电压输入范围是线性的，在如上范围内可随意调节。例如，可直接使用芯片实现USB转1.8V串口，USB转2.5V串口，USB转3.3V串口，USB转5V串口等。
芯片V3引脚在芯片5V供电时可以输出3.3V电压，因此使用3.3V串口时，VIO也可以直连V3引脚节省一个外部LDO。
常见问题3—VBUS如何连接
芯片的VBUS引脚电源来自于V3，该引脚用于芯片USB电源检测。默认应该连接到USB总线的电源，当检测到失去USB电源，芯片将关闭USB并睡眠。当芯片的VDD5采用非USB 主机的电源而使用板载电源供电时，VBUS也可以和VDD5使用同一电源。
常见问题4—芯片与串口外设（如MCU）的电源连接方案
三、串口设计
芯片的串口引脚包含数据传输引脚和MODEM信号引脚。数据传输引脚包括：串口数据发送引脚TXD、串口数据接收引脚RXD。MODEM信号引脚包括：RTS、CTS、DTR、DSR、RI、DCD。
常见问题1—TTL串口设计
常规情况下使用TTL串口通讯，仅需要使用TXD和RXD信号即可，部分场合需要硬件流控功能时还需要使用RTS和CTS信号。其余MODEM信号引脚若使用不到可直接悬空处理。
常见问题2—RS232串口设计
USB转串口芯片配合RS232电平转换芯片组合使用可以实现全MODEM信号的RS232串口，也可以仅使用部分串口信号实现简版RS232串口，和TTL类似，不使用的信号悬空处理。
常见问题3—RS485串口设计
使用提供TNOW信号的芯片型号配合RS485电平转换芯片可以实现RS485串口通信，RS485收发转换芯片需要单独进行收发方向控制，TNOW用于该方向的控制，线路上TNOW直连RS485收发器的发送使能DE和接收使能RE即可。
注：部分芯片型号TNOW功能和其他功能复用，电路设计上需要在DTR引脚外接一个下拉电阻，默认推荐4.7K。
四、其他辅助脚说明
ACT引脚说明
芯片的ACT引脚为USB设备配置完成状态输出（当芯片接收到主机的设置配置请求并操作完成时会输出低电平，默认该引脚上电为高电平），该引脚可用作芯片的USB工作状态指示，也可以用于通知MCU等串口设备USB转串口芯片的工作状态。也可以用于控制后级电路的电源通断，如USB转RS232串口应用，当计算机睡眠ACT输出无效电平可用于控制RS232电平转换芯片关断电源以节约功耗。
五、IO电流倒灌问题
USB转串口芯片和串口负载（MCU、CPU、其他串口外设等）的供电方式可以分为2个大类：统一供电和独立供电。
统一供电是指USB芯片和串口负载使用同一电源，上下电同步，此时不会存在彼此之间电流倒灌的问题。
独立供电是指USB芯片和串口负载使用不同的电源，对于包含VIO电源引脚的芯片，需要单独考虑VIO引脚电路接法，当VIO和串口负载使用同一电压源不会存在问题，当VIO和串口负载未使用同一电压源时，需注意上电时序。
电流倒灌为非正常应用，在实际使用中应尽量避免。若确有非同时上电的工作需求，需注意电路设计，如下为推荐使用的电路设计方案。
方案一、统一供电
USB芯片与串口负载使用同一电源，USB芯片采用以下供电方式：
VDD5=VBUS=VIO=VMCU：使用板载电源/USB口的VBUS或VBUS经过LDO降压后的电源。
V3：VDD5=5V下连接退耦电容，VDD5=3.3V下V3与VDD5短接。
如上电路设计，当芯片VDD5/VBUS/VIO均无电时USB连接计算机，芯片不会工作。
方案二、独立供电
USB芯片与串口负载使用独立的电源，USB芯片采用以下供电方式：
VDD5=VBUS：USB口的VBUS或VBUS经过LDO降压后的电源。
V3：VDD5=5V下连接退耦电容，VDD5=3.3V下V3与VDD5短接。
VIO=VMCU：使用板载电源同时给VIO和串口负载供电。
如上电路设计，当芯片USB口接入计算机，但串口负载未上电时，即VDD5与VBUS有电但VIO无电，此时芯片USB单元正常工作，会直接进行枚举生成串口。
该供电方式适用于以下应用场景：需要冷启动串口下载的MCU/CPU，监控MCU/CPU/串口外设上电时的串口日志，产品低功耗需求即USB芯片耗电越低越好。
六、如何提高USB通讯稳定性和抗干扰能力
USB信号属于模拟信号，所以在USB 芯片内部包含数字电路和一些模拟电路，另外，USB 芯片中还包含时钟震荡及PLL倍频电路，电路的公共地端在芯片内部已经连接在一起并连接到芯片的GND引脚。
如果GND芯片有时工作不正常、或者GND数据传输随机性失败、或者抗干扰能力差，那么就应该考虑GND芯片是否稳定工作。以下为常见的一些注意事项：
1、USB 信号线 D+ 与 D- 尽量对称平行布线，保证两根差分线紧耦合，避免 90度走线，弧形或45度走线均可；
2、 在元件布局时，尽量使USB差分线路最短，布线优先绘制差分线，一对差分线上尽量不要超过两对过孔，且过孔需对称放置；
3、最好在两侧布置GND铺铜，减少干扰，在空间允许情况下，其他信号网络及地离差分线的间距至少 20mil，距离过近会对差分线阻抗产生影响；
4、芯片的USB收发器已经按USB2.0全内置设计，D+和D-引脚不能串电阻；
5、可以在GND信号线 D+ 和 D- 上串接共模电感以抑制EMI；
6、USB 外壳地串接一个 100K 到 1M 级的电阻到地，同时电阻上并联一个0.1uF电容；
7、使用符合GND规范的带屏蔽层的传输线，不能使用普通排线或者非GND线缆。
除以上几种原因与解决方法外，还可以通过使用屏蔽罩在复杂应用环境中减小EMI干扰，或者使用电气隔离方案提高设备工作稳定性。
七、使用常见问题梳理
设备接入主机无反应或者出现无法识别的USB设备
1、检查电路原理图设计是否正确无误且满足规范；
2、检查芯片供电是否正常，VDD5、V3、VIO、VBUS脚的供电注意事项可参考上面说明；
3、检查USB信号线D+、D-和主机之间是否直通，尤其是TypeC座，检查线序是否正确；
4、芯片内置USB终端匹配电阻，D+和D-可以直连主机，如果为了安全而串接保险电阻、电感、ESD等保护器件，那么交直流等效串联电阻应该在5Ω以内；
5、检查使用的线缆是否符合GND规范，线缆是否过长以及有无屏蔽层；
6、检查是否存在焊接或SMT加工问题，导致出现焊接短路或损坏芯片等情况；
Windows设备管理器出现感叹号设备
设备管理器出现感叹号设备时的情况分以下几种：
1、显示“未知设备”、“无法识别的USB设备”、“Unknown Device”表示芯片未正常工作，此时可参考上一小节内容做排查。
2、显示产品字符串信息，如下所示：
此时说明硬件已经被系统枚举到了，但是驱动未安装或者驱动不匹配，此时需要做以下操作：
从沁恒官网上下载最新的芯片驱动，链接地址为：http://www.wch.cn/download/CH343SER_EXE.html，直接点击“安装”，如失败可以先尝试先点击“卸载”将可能存在的老版本驱动卸载删除，之后再点击安装新驱动；
如驱动仍安装失败，可通过系统驱动安装日志查看具体原因。Windows7及以上系统日志路径：C:\Windows\inf\setupapi.dev.log。打开日志，查找CH343SER关键字可看到失败原因，之后再进行对应问题的解决；
3、“端口(COM和LPT)”下的设备带感叹号，右击查看属性，提示：“驱动未经数字签名”、“串口对象名重复”等。
我司官网上发布驱动均经过微软WHQL数字签名，如仍遇到数字签名问题，原因和系统支持的数字签名算法有关，此时可安装微软官方补丁包，原文链接：2019 SHA-2 Code Signing Support requirement for Windows and WSUS - Microsoft Support
如遇“串口对象名重复”问题，此时可查看列表下冲突的设备，手动修改或使用ComPortManager工具自动修改COM口编号。
工具链接：https://www.wch.cn/downloads/ComPortManager_ZIP.html
驱动模式说明
第三代USB转串口芯片支持使用系统集成的CDC串口驱动或VCP厂商驱动。VCP厂商驱动功能更齐全，支持全功能串口、硬件流控、GPIO、USB参数配置等功能、支持高波特率下持续稳定传输。优先推荐使用VCP驱动程序。关于CDC驱动程序的使用限制，可参考官网应用方案《USB转串口方案选型》。
如何确定当前使用的驱动模式
Windows：Windows 10及以上的操作系统版本内置CDC串口驱动，以下的系统版本则需要手动安装驱动。使用系统CDC-ACM串口驱动或手动安装官网的CH343CDC驱动时串口名称为：“USB串行端口”、“USB-SERIAL CH34*”。使用厂商VCP驱动程序，对应串口名称为：“USB-Enhanced-SERIAL CH34*”，即字符串中包含“Enhanced”关键词。
Linux：使用内置的CDC-ACM串口驱动，对应串口名称为：“/dev/ttyACM*”，使用厂商VCP串口驱动，对应串口名称为：“/dev/ttyCH343USB*”。
Android：安卓系统下支持2种方式访问串口，一种方式与Linux系统相同，即底层配合tty串口驱动使用。另一种为使用安卓原生USB SDK开发的免驱应用库，此方式无需移植底层Linux设备驱动，设备连接Android原生USB口时，需使用OTG线并确保Android系统的USB Host权限已经打开。
macOS：使用内置的CDC-ACM串口驱动，对应串口名称为：“/dev/usbmodem*”，使用厂商VCP串口驱动，对应串口名称为：“/dev/tty.wchusbserial*”。
USB串行序列号说明
第三代USB转串口芯片内置USB Serial Number（USB串行序列号），可在Windows等系统中根据不同序列号为每个设备分配固定的COM号，实现同一设备连接在不同USB口时COM号固定不变的效果，使用多个设备时因序列号不同会分别分配不同COM号。
在产测阶段，为了提高效率，可通过勾选“忽略USB设备序列号”来禁用此特性，不让同一计算机COM号不随设备更换而累加。此方法仅VCP厂商驱动模式下支持。
操作方法：设备管理器 -- 端口(COM和LPT) -- 右击USB-Enhanced-SERIAL COM口设备 -- 属性 -- 端口设置 -- 高级 ：
相关资料下载
更多USB转串口芯片选型请参考：https://special.wch.cn/zh_cn/produce
延伸阅读
《USB转串口通讯常见问题》
《USB转串口工作原理》
《已签名驱动程序安装后提示“Windows无法验证此设备所需驱动程序数字签名”的原因和解决方法》
能否帮忙查看一下这个原理图画的是否有问题 。按照上面的眼里图进行PCB打样，上电后，电脑显示未知USB设备。
