一種USB-RS232轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計

　　隨著計算機硬件飛速發(fā)展，外圍設(shè)備日益增多，鍵盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、打印機、掃描儀早已為人所共知，數(shù)碼相機、MP3隨身聽接踵而至，這么多的設(shè)備，如何接入個人計算機？USB就是基于這個目的產(chǎn)生的。USB是一個使計算機周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口，其規(guī)格是由Intel（英特爾）、NEC、Compaq、DEC、IBM（商業(yè)機器公司）、Microsoft（微軟）、Northern Telecom聯(lián)系制定的。 USB ,是英文Universal Serial BUS（通用串行總線）的縮寫，而其中文簡稱為“通串線，是一個外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的。

　　2 USB-RS232轉(zhuǎn)換器設(shè)計方案

　　可供選擇的USB-RS232轉(zhuǎn)換器設(shè)計方案有：利用通用的USB控制器內(nèi)置的通用異步收發(fā)器（UART）在USB與RS232之間轉(zhuǎn)換信號，如 CY7C68013；采用單獨的USB接口收發(fā)器，如ISP1581，PDIUSBD1 1／12等。而目前應(yīng)用最廣泛的是采用專用的USB／RS232雙向轉(zhuǎn)換器，如FTDI公司的FT232BM，F(xiàn)T2232C，F(xiàn)T232R，該方案將數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換工作全部由轉(zhuǎn)換器獨立完成，無需編寫器件的固件。

　　3 FT2232H簡介

　　FTDI公司推出的第5代USB-to-UART/FIFO器件FT2232H支持480 Mb/s的USB 2.0高速規(guī)范，并可在各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行或并行接口（例如UART或FIFO）下配置，可提供兩種可配置的接口，每個接口均可配置為UART、 JTAG、SPI、I2C或帶獨立波特率發(fā)生器的位響應(yīng)模式串口。它可以實現(xiàn)USB到兩個串行UART、FIFO、Bit-Bang IO接口，并且還可以配成MPSSE，I2C，JTAG及SPI總線。芯片內(nèi)部整合了上電復(fù)位電路，節(jié)約成本；內(nèi)部整合電平轉(zhuǎn)換器，使IO電平支持5V和3。3V通過外掛的EEPROM，用于IO配置及儲存USB VID和PID；提供各種操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序，如Windows OS，Mac OS，WindowsCE，Linux；具體型號包括FT2232D,FT2232H

　　3.1 主要特點

　　FT2232H可提供2個支持USB 2.0高速規(guī)范且可配置的并行／串行接口；內(nèi)部集成有USB協(xié)議引擎，控制通用收發(fā)宏單元接口（UTMI）可處理USB 2.0高速接口所有方面：內(nèi)部集成有+1.8 V低壓差（LDO）穩(wěn)壓器和12～480 MHz的PLL；每個接口4 KB TX和RX數(shù)據(jù)緩沖；內(nèi)部有效集成整個USB協(xié)議，無需任何固件；多協(xié)議的同步連續(xù)的發(fā)動機（MPSSE）的速度可達30 Mbit／s，提供靈活的同步接口配置；當(dāng)配置為RS-232／-422／-485 UART接口時，F(xiàn)T2232H支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率達12 Mb／s：當(dāng)配置為并行FIFO接口時，數(shù)據(jù)傳輸率達25 Mb／s。

　　3.2 功能描述

　　FT2232H內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。FT2232H有2個獨立的UART／FIFO控制器，用于控制異步數(shù)據(jù)、245 FIFO數(shù)據(jù)、光電隔離（高速串口）或在安裝程序命令時控制Bit-Bang模式；USB協(xié)議引擎控制和管理UTMI PHY與FIFO之間的接口，負(fù)責(zé)電源管理和USB協(xié)議規(guī)范；雙端口FIFO TX緩沖區(qū)（4KB）存儲來自主機PC的數(shù)據(jù)，并通過多用途的UART，F(xiàn)IFO控制器使用數(shù)據(jù)；雙端口FIFO RX緩沖區(qū)（4KB）存儲來自多用途UART/FOFO控制器的數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)送至主機；復(fù)位發(fā)生器模塊上電時為設(shè)備內(nèi)部電路提供可靠的供電復(fù)位。VREGIN還需外接一只濾波電容器：通用收發(fā)器宏單元接口（UTMI）物理層為USBTX／RX數(shù)據(jù)提供全速／高速SERDES （serialise-deserialise勸能，還可提供時鐘；當(dāng)不使用外部E2PROM時，F(xiàn)T2232H默認(rèn)為一個USB到雙串口設(shè)備，添加一個外部93C46（93C56或93C66）E2PROM使每個器件的通道獨立配置為一個串行UART（RS232）模式，并行FIFO（245）模式或高速串口（光電隔離）。外部E2PROM也可用于存儲FT223-2H的USB VID，PID，設(shè)備驅(qū)動號和設(shè)備說明文字。