USB总线是一种新式的通用串行数据总线，具有传输速率高、牢靠性高、即插即用、可热插拔等特色，成为当时PC机上最重要的外部设备扩展总线。因而，USB接口的规划成为完结计算机与外围硬件设备数据传输的东西之一。跟着计算机技术的不断发展，计算机越来越少装备串口或不装备串口(笔记本电脑更显着)，可是计算机与外围硬件设备通讯时，串口仍是首要接口之一，如计算机从串口的仪器仪表中获取数据计算机对外围电路进行操控以及单片机调试等。完结USB接口的转化有两种计划可选，一种计划是从硬件底层固件开端全面开发体系，可是该计划开发本钱高、难度大，加之单片机的约束，因而很少选用；另一种计划是选用USB桥接器材，计算机经过USB接口虚拟一个RS232接口与传统设备器材衔接，设备对计算机接口的方式为USB接口。此类器材的呈现大大简化了USB接口的开发进程。本文选用第二种计划完结USB接口与RS232接口，USB接口与RS422接口的双向转化。
1 计划挑选
现在市场上的关于USB桥接芯片有多种类型，其间PROLIPIC公司的PL2303HX最廉价，但外围电路较CP2102杂乱，功用相对稍差，并且焊接芯片需求必定的功底；而FTDI公司的FT8U232BM尽管功用安稳，并且驱动支撑最好，焊接起来相对也比较简略，但其价格稍贵且外围电路比较杂乱；美国Silicon公司的CP2102系列功用价钱介于两者之间，电路最简略，体积小，可完结单片独立作业而无须外部元件。归纳考虑，文中选用CP2102系列进行电路转化。
2 CP2102介绍
CP2102是一种高度集成的USB转UART桥接器，供给一个运用最小化的元件和PCB空间完结RS232转USB的简洁的解决计划。该芯片的内部结构及外部根本衔接电路如图1所示。针对CP2102内部首要部分的功用，下面作简略的介绍。
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CP2102中的USB功用操控器是一个契合USB2．0的全速电路，带有收发器和相应的片内上拉电阻器。USB功用操控器办理USB与UART间的一切数据传输，以及由USB主操控器宣布的恳求指令和用于操控UART功用的指令。经过USB挂起和康复信号可支撑CP2102及外部电路的电源办理。当在总线上检测到挂起信号时，CP2102将进入挂起形式。在进入挂起形式时，CP2102会宣布SUSPEND和信号。一起，在CP2102复位后，CP2102也会宣布该信号直到USB要求的器材装备完结。
CP2102 UART接口包含TX(发送)和RX(接纳)数据信号以及RTS、CTS、DSR、DTR、DCD和RI操控信号。UART支撑RTS／CTS、DSR／DTR和X—On／X—Off握手。经过编程设置UART，支撑各种数据格局和波特率。在PC机的COM端口编程设置UART的数据格局和波特率。
CP2102内部集成有1个EEPROM，用于存储由设备制作商界说的USB供货商ID、产品ID、产品阐明、电源参数、器材版本号和器材序列号等信息。USB装备数据的界说是可选的。内部EEPROM是经过USB编程设置的，答应OEM的USB装备数据和序列号能够在出厂和测验时直接写入体系板上的CP2102。Cygnal供给了一个专CP2102的内部EEPROM编程设置东西，一起还供给免费的驱动Windows DLL格局的程序库。这个程序库可将EEPROM编程过程集成到OEM在制作中进行流水线式测验和序列号的办理的自界说软件中。EEPROM的写寿数的典型值为100 000次，数据坚持时刻为100年。为了防止更改USB描绘符，应将其确定。
CP2101是一个能够由USB总线驱动的器材电源由USB的VBUS信号供给。它包含一个用于完结此功用的片内5 V转3V电压调节器。电压调节器的3V输出被引出到VDD引脚使得外部的3 V器材能够由USB供电。留意：CP2101的VBUS和BEGIN引脚都应该总是被衔接到USB的VBUS信号上。
3 硬件电路规划
文中选用的直流电源选用国家半导体公司出产的1A集成稳压电路LM2575-ADJ系列，完结28 V到5 V电源的转化。它内部集成了一个固定的振荡器，只须很少外围器材便可构成一种高效的稳压电路。
转化电路原理图如图2所示。该电路能牢靠的完结USB接口、UART接口、RS232接口及RS422总线接口之间的转化。
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电路中CP2102完结USB接口功用，电源来自USB接口的VBUS，用于完结到TTL电平的转化。为了添加抗搅扰才能，CP2102的第9脚与第6脚VDD之间接有一个4.7kΩ的电阻，为了保证数据收发的安稳性，防止通讯进程中的搅扰，在REGIN的输入端加了去耦电容0．1F与1．0F并连。RS-232接口芯片完结TTL电平到RS232电平的转化，本文选用的是美信公司专门为电脑的RS-232规范串口规划的单电源电平转化芯片MAX232系列，该芯片运用+5 V单电源供电，内部集成2个RS-232C驱动器，功耗低，且高集成度，片外最低只需4个%&&&&&%即可作业。
RS422接口芯片用于完结将TTL电平转化为RS422电平，本文选用美信公司的MAX490系列。MAX490作业在5 V单电源下，是用于RS-485与RS-422通讯的低功耗收发器，具有一个驱动器和一个接纳器，驱动器摆率不受约束，能够完结最高2．5 Mbps的传输速率。别的电路中为防止通讯信号的反射和回波，在RS422的接纳端并联一个120 Ω的终端电阻。
4 USB接口转化器的作业原理
当转化器衔接到USB总线后，首要有必要依据操作体系装置相对应的CP2102 USB驱动程序。用户能够用内部EEPROM编程设置东西对CP2102中的EEPROM进行设置，写入用户自界说的厂商ID、产品ID、序列号、用户描绘字符等数据。
假如驱动程序装置成功，USB接口转化器将向Windows操作体系露出一个虚拟的串行接口COMX (X随计算机的装备而异)，该作业由Silicon公司供给的USB驱动程序完结。这个虚拟的串行接口与实在的串行接口的作业方式彻底相同，在用户的使用程序中能够像操控传统串行接口相同运用这个虚拟串口。因而，无需修正传统的经过RS232／RS422接口作业操控软件程序，就可经过USB接口转化器传输数据。本质上一切针对虚拟串口的数据通讯都是以USB总线传输来完结的，但在设备一方，收发的是RS232／RS422数据。
5 结束语
文中以CP2102为中心，规划的转化电路能便利的完结USB、RS232及RS422总线的转化，并已得到成功使用。该转化电路选用的通用转化芯片不只价格低廉、简略有用，并且功用牢靠，能满意大多数的使用场合，有较大的有用价值。
