Cp2102 схема включения. Использование адаптера usb–to–com для подключения контроллера эсуд автомобиля к pc. Изменение VID, PID и др. характеристик конвертера

В продолжение к теме «Программатор AVR910», про маленькое устройство, хочу предоставить вашему вниманию следующий мой «девайс».
В одно время, начиная осваивать микроконтроллер, у меня возникла цель обмениваться, с помощью него, данными с компьютером.

В контроллере АТmega16 есть UART (RS-232) или проще говоря, СОМ порт, только с уровнями 5 Вольт.
Чтобы «свести» его с компьютером необходимо повысить эти уровни до 10 Вольт.
Эту операцию, в основном, делает микросхема MAX232.

Её можно использовать в случае, когда используется СОМ порт на компьютере (аппаратный).
Но я хотел использовать порт USB. Пошёл в магазин и купил простой дата кабель к сотовому телефону.
Как я думал, тогда все кабели одинаковые и пины в них задействованы RX и TX.
Я ошибался... Кабели, попавшиеся мне, сделаны на микросхеме PL2303, которая не обеспечивает полный СОМ порт.
Из трёх купленных кабелей, попался один, который, что называется, работал «на ура».
Он основан на микросхеме CP-2102 . Это USB-RS232 адаптер.

Найдя в сети схему адаптера, основанного на этой микросхеме, я начал собирать устройство. Эта микросхема может программироваться под ваши данные (Производитель, серийный номер, название устройства, если вы хотите своё устройство связать с компьютером). Всё во вложенных файлах .

Схема его до безобразия проста.
Причём контроллер, можно сразу соединять, без переводов уровней (5-10 Вольт).
Исполнение, как всегда сверх миниатюрное.

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

Файлы

--
Спасибо за внимание!

Прога для изготовления ваших собственных драйверов
▼ 🕗 13/12/08 ⚖️ 238,88 Kb ⇣ 416 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Схема и печатка
▼ 🕗 13/12/08 ⚖️ 41,22 Kb ⇣ 461

В условиях, когда современные компьютеры стремительно теряют COM-порты, преобразователь USB <-> COM — штука для радиохламера очень полезная и нужная. Но и преобразователь USB <-> UART — тоже штука полезная и нужная. Мне, естественно, захотелось иметь и то, и другое, и ещё чего-нибудь, и чтобы всё это не слишком дорого.

Купить или собрать любую из подобных штуковин сегодня не проблема. В сети — куча схем, в магазинах — куча девайсов. Однако, как оказалось, — купить их можно только отдельно друг от друга! И это не смотря на то, что все, рассмотренные мной, преобразователи USB <-> COM преобразуют уровни сигналов сначала в TTL, а уже потом в RS-232. Разумеется ни одно из подобных решений не устроило меня в плане универсальности. Зачем я буду покупать отдельно преобразователь USB <-> UART, если он уже есть в составе USB <-> COM? Размышляя подобным образом, я решил, что лишних денег у меня нет и лучшим решением будет сделать свой собственный универсальный преобразователь.

В качестве основы, была взята хорошо известная микросхема cp2102. Во-первых, она позволяет эмулировать полноценный COM-порт (все линии, а не только Rx, Tx), во-вторых, она имеет минимум обвеса и позволяет сделать плату минимальных размеров, ну и в-третьих, у неё оказалась самая привлекательная цена. Схема преобразователя практически без изменений была взята из даташита к этой микрухе, я только разрезал её напополам, чтобы при необходимости иметь возможность отделить USB to UART от UART to RS-232.

Схема преобразователя USB to UART :

Схема преобразователя UART to RS232 :

В итоге получилось даже не два (как изначально замышлялось) а целых три устройства в одном. Обе части разработанного девайса можно использовать как самостоятельные преобразователи USB <-> UART и UART <-> RS232 (жаль только, что последнему требуется внешнее питание). Соединив две части вместе, получаем преобразователь USB <-> COM. Для сопряжения частей преобразователя я использовал разъёмы IDC-14F и BH-14, которые при правильной разводке очень удачно припаиваются к двухсторонним платам (ниже на фото можно увидеть, как именно).

Фото готового устройства :

Единственный трудный момент — пайка микросхемы cp2102, поскольку она выпускается в QFN корпусе. Паять её нужно феном, предварительно облудив припаиваемые контакты на микросхеме и площадки на плате. При этом вовсе не обязательно использовать какие-то специальные дорогие флюсы. Достаточно обычной сосновой канифоли, только её нужно растворить в спирте и потом наносить на площадки шприцом или специальной кисточкой. Если спирта нет — растворить канифоль можно в водке, однако в этом случае после нанесения раствора придётся немного подождать, поскольку вода испаряется значительно хуже спирта.

Разъём USB специально соединён с платой гибким проводом, а не жёстко к ней припаян. Как показывает практика, такие преобразователи очень часто используются для подключения к компьютеру различных конвертеров (COM to HART, COM to RS485 и тому подобных) и при жёсткой пайке USB-разёма именно он чаще всего отламывается, не выдерживая веса всего подключенного к преобразователю оборудования.

Отдельно хотелось бы остановиться на вопросе выбора конденсаторов. В даташите указаны номиналы конденсаторов по питанию 4,7 мкФ и 1 мкФ. Зачастую для экономии места на плате или по каким-то другим причинам вместо них ставят конденсаторы поменьше. Опять же, как показывает практика, это может привести к нестабильности питания подключаемых к преобразователю устройств (которые не имеют внешнего питания и должны питаться от COM-порта) и, как следствие, к их неработоспособности.

Программировать различные ардуино- и не адуино- образные контроллеры, получать информацию на компьютер со всего, что имеет последовательный интерфейс с TTL логикой.
Я в своих проектах использую его с Arduino Pro MIni , Gboard /Iboard и самодельными контроллерами .

Чем он отличается от других подобных устройств

1. Дополнительным выводом DTR, который можно напрямую подключить к входу RESET на контроллерах не имеющих USB на плате. После этого при программировании давить кнопку RESET не нужно. Для меня это очень удобно, когда контроллер спрятан недрах моей поделки и доступ к кнопке бывает очень затруднительным.
2. Поддержкой производителя, совместимостью с оригинальными драйверами и ПО, в отличие от поддельных FTDI, у которых проблемы с родными драйверами
3. Дополнительными выводами (дырками под контакты) на плате, например, позволяющими уводить USB в энергосберегающий режим.
4. Интересной возможностью менять VID, PID и текст, с которым опознается плата, собирать свой драйвер со требуемыми параметрами, что довольно интересно в коммерческих проектах. Об этом я расскажу дальше.

Где заказать?

Характеристики

• Чип CP2102 от Silicon Labs
• Скорость обмена данными по UART 300Бит/сек — 1Мбит/сек
• Буфер чтения 576 байт, записи 640 байт
• Поддержка USB 2.0 12Мбит/сек
• Поддержка режима SUSPENDED USB
• Встроенный стабилизатор питания 3.3В 100мА
• EEPROM с конфигурационными параметрами 1024 байт
• Поддерживаемые ОС Windows 8/7/Vista/Server 2003/XP/2000, Windows CE, Mac OS-X/OS-9, Linux, Android
• Возможность настройки параметров платы и драйверов под свои проекты
• Размеры платы 26.5 x 15.6 мм

На плате есть дополнительные отверстия, куда можно впаять выводы дополнительного модемного контроля и перевода USB в режим SUSPENDED

По размеру плата мало отличается от других подобных конвертеров USB/UART

1. Плата FOCA 2.2 взята для коммерческих проектов с контроллерами Gboard /Iboard
2. Дешевый конвертер FT232 используемый до настоящего времени
3. Обозреваемый CP2102

Подключение и установка CP2102

Перед использованием платы необходимо установить драйвера с официального сайта Si-Labs

• Для соединения к контроллеру нужны 5 проводов:
• GND — GMD
• VCC — V5.0 (V3.3) в зависимости от используемой платы
• TX — RX
• RX — TX
• RESET контроллера — DTE

Теперь контроллер можно программировать не нажимая кнопку RESET.

Изменение VID, PID и др. характеристик конвертера

Плата опознается в системе как Silicon Labs CP210X USB to UART Bridge (COM35)

Иногда в коммерческих проектах необходимо, чтобы устройство при программирование имело свое коммерческое название. Чип CP2102 и плата на нем дают большие возможности для этого

Для начала скачиваем и запускаем утилиту для конфигурирования параметров EEPROM CP1202 (мне для запуска утилиты потребовалось еще скачать Java Runtime)

Теперь можно изменить следующие параметры:

• Vendor ID (VID). Идентификатор производителя. Значение «по-умолчанию» 10С4 (шестнадцатеричный формат). В данном случае принадлежит компании SiLabs.
• Product ID (PID). Идентификатор продукта. Значение «по-умолчанию» EA60 (шестнадцатеричный формат). В данном случае обозначает все мосты CP210x.
• Max Power. Максимальный ток потребления, запрашиваемая мостом на шине USB. Значение «по-умолчанию» 32 (шестнадцатеричный формат). Максимальное значение 500мА
• Power use attributes. Режим питания. Bus-powered (питание от шины USB) или Self-Powered (питание от внешнего источника).
• Release Version. Номер выпуска. Значение «по-умолчанию» 1.0. Поля могут принимать значения 1-99 в целой и дробной части.
• Serial Number. Серийный номер. Значение «по-умолчанию» составляет «0001» (текстовый формат). Поле может принимать любое текстовое значение длиной до 64 символов. Нужно для подсоединение к компьютеру нескольких устройств
• Product string. Поле может принимать любое текстовое значение длиной до 126 символов. Данный идентификатор отображается в операционной системе при первичном подключении моста CP210x к компьютеру и помогает пользователю в выборе подходящего драйвера
• Custom Data Lock. Защита конфигурационных данных.

$6,3 (сейчас 1,43)

Arduino Pro Mini в комплекте с переходником USB-UART на чипе CP2102 я купил 1,5 года назад (с тех пор цены на них значительно упали) и они все это время пролежали у меня на полке. Все руки не доходили сделать что-нибудь на этом контроллере. Не последнюю роль в этом сыграло и то, что прошить скетч в Arduino Pro Mini хоть и не сложно, но немного сложнее чем в Arduino UNO, Mega или Nano.

И вот я все же решил применить этот контроллер в одном из своих проектов, все равно лежит без дела.

У меня оказалась 16MHz 5-вольтовая модель на чипе ATmega 328. Как оказалось при анализе данных из интернет, есть платы контроллеров, у которых не разведен сигнал DTR. В моем случае все разведено правильно. В комплекте шел преобразователь USB-UART.

Платформа содержит 14 цифровых входов и выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, резонатор, кнопку перезагрузки и отверстия для монтажа выводов. Блок из шести выводов может подключаться к плате-конвертеру USB-UART.

Arduino Pro Mini по своим техническим характеристикам и параметрам очень близка с Arduino Nano. По размерам они одинаковые в ширину, но в длину Arduino Pro Mini короче примерно на 1 см.

10 мм это немало. Но вот только если в плату запаять пины для подключения USB-UART, все преимущества этой платы перед Nano пропадают. На данный момент Arduino Pro Mini стоит на $0,25 дешевле чем Arduino Nano. Это несущественно. Больше преимуществ и достоинств нет, одни недостатки.

И главный недостаток — более сложная загрузка скетчей.

Прошить скетч можно несколькими способами.

Один из способов — использовать Arduino UNO в качестве USB-UART . В интернет много инструкций как это сделать, поэтому я не буду на этом останавливаться.

Второй способ — использовать сам переходник USB-UART. Он у меня есть, причем «правильный», поэтому я и решил им воспользоваться. Как работает переходник? Arduino общается с микросхемой преобразователя по обычному UART, к компьютеру же подключается по USB. Компьютер распознает подключенный переходник как как COM-порт.

Загрузить скетч в Arduino Pro Mini, как оказалось впоследствии, совсем не сложно. Нужно только соединить проводами из комплекта 5 выводов на переходнике и Arduino:

(Преобразователь) <-> (Arduino)

DTR <-> GRN
TXD <-> RXI
RXD <-> TXO
GND <-> GND
5V <-> VCC

На моей Arduino Pro Mini сигнал DRT отмаркирован как GRN. Догадаться что есть что было непросто, тем более что на одном из сайтов «добрый» советчик написал что GRN нужно соединить с GND. Что ж, Интернет — большая помойка и я не первый раз убеждаюсь что на форумах охотнее всего дают советы совсем не те , кто действительно разбирается в обсуждаемом предмете. Так вот, GRN это DTR.

Для тех кто не знает что такое DTR:
Data Terminal Ready (DTR) — управляющий сигнал в последовательном протоколе передачи данных, передаваемый от терминального оборудования (DTE) к принимающему данные обору дованию, чтобы указать, что терминал готов к связи.

В Arduino сигнал DTR инициирует сигнал Reset в момент начала передачи скетча.

Можно вместо соединения DTR <-> GRN соединить DTR переходника через конденсатор 0,1мкФ с Reset Arduino Pro Mini. Так тоже работает, проверено. Именно через конденсатор. Несмотря на то, что на форумах и многих сайтах написано что нужно соединять DTR и RESET напрямую, при прямом соединении передача скетча не происходит. По крайней мере у меня при прямом соединении ничего не работало.

Теоретически, как пишут в интернет, можно записать скетч и без DTR, нажав точно в момент начала записи ресет на плате контроллера. Я попытался несколько раз поймать этот момент — у меня не получилось. Тренировать свои навыки в попытках попасть ресетом в нужное время я не стал, проще доверить подачу сигнала Reset микросхеме преобразователя CP2102.

Но не все CP2102 одинаково полезны. На eBay и AliExpress продется очень много дешевых подделок, с которыми народ мучается и которые часто приходится дорабатывать, чтобы они могли записать скетч в Arduino Pro Mini. В этих переходниках не разведен сигнал DTR c 28 вывода микросхемы CP2102. В некоторых перепутана маркировка Rx и Tx. Поэтому в сети на форумах так много инструкций, противоречащих друг другу и иногда просто вводящих читателей в заблуждение. Я потратил около двух часов на чтение этих бредней (не хотелось изобретать велосипед, думал сэкономить время) и попытки записать скетч в контроллер по этим инструкциям. В итоге все инструкции оказались нерабочими для моего переходника CP2102. Он у меня оказался «правильным», в котором нанесена правильная маркировка и правильно разведены все сигналы.

Достаточно было только подключить все провода и все заработало.

Поэтому, если вы столкнетесь с необходимостью записи скетча в Arduino Pro Mini через USB-UART первым делом проверьте, разведен ли сигнал DTR на плате Arduino Pro Mini. Я читал что есть такие платы, на которых он не разведен. В таком случае можно воспользоваться вариантом подключения сигнала DTR с платы переходника USB-UART к пину RESET Arduino Pro Mini через конденсатор 0,1-0,15мкФ.

Вторым делом, проверьте подключен ли на плате переходника USB-UART сигнал DTR на какой-либо пин. Пин может быть, и даже быть подписан как DTR, но не быть подключен к 28 выводу микросхемы CP2102. Если 28 вывод этой микросхемы никуда не подключена, нужно обеспечить ее подключение к пину DTR. Если же 28 вывод подключен куда-то в схему, эту дорожку нужно перерезать и завести напрямую на пин DTR.

Правильность маркировки Rx и Tx на поддельной плате CP2102 можно определить опытным путем, тут всего 2 варианта.

Я так же читал в интернет инструкцию, что через USB-UART переходник CP2102 записывать скетч нужно в режиме «Загрузить через программатор», якобы только так все работает. Я не знаю, намеренно ли автор этого опуса вводит читателей в заблуждение, или у него был не USB-UART переходник CP2102 а что-то другое, но этот совет НЕПРАВИЛЬНЫЙ !

Через USB-UART переходник CP2102 компьютер видит Arduino Pro Mini как будто он подключен к COM-порту, то есть точно так же как другие Arduino, у которых переходник USB-UART на борту.

Поэтому скетчи в Arduino Pro Mini заливаются точно так же, как в другие модели Arduino. Нужно только в среде программирования Arduino выбрать модель Pro Mini, затем в появившемся дополнительном пункте выбрать один из 4 возможных видов процессора (ATmega168 или 328, 3,3 или 5V) и виртуальный COM-порт, который появился после установки драйверов переходника USB-UART. Дальше можно пользоваться кнопкой загрузить или Ctrl-U. Если все правильно подключено, не имеет значения тип и модель переходника, скетчи заливаются по UART. Просто выбираем COM-порт которым определился переходник.

После 2 часов чтения форумов и сайтов с «руководствами» и «советами», котрые на 99% оказались неверными, по крайней мере они не подошли для конкретно моих моделей Arduino Pro Mini и USB-UART переходника CP2102, мне удалось все правильно подключить и залить в контроллер слегка модифицированный скетч мигания светодиодом. Я заставил его моргать SOS азбукой Морзе.

Вот скетч, вдруг кому будет интересно:

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
// initialize digital pin 13 as an output.
pinMode(13, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
delay(100); // wait
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(100); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(100); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300);
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(300); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(300); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(300); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(100); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(100); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(100); // wait
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(300); // wait
delay(1500); // wait 1,5 sec.
}

Выводы:

Если бы я не пытался сэкономит время на «изобретении велосипеда» и не потратил время на чтение бесполезных (даже скорее вредных) советов и руководств на форумах и сайтах, подключение и прошивка Arduino Pro Mini заняла бы не 2 часа, а максимум минут 5-10.

Свой комплект из Arduino Pro Mini и USB-UART переходника CP2102, по сегодняшним меркам я купил дороговато. Правда меня утешает то, что переходник правильный и на нем разведены все сигналы.

Аrduino Nano идентичная по параметрам и возможностям Arduino Pro Mini, стоит совсем чуть-чуть дороже (максимум на 25-50 центов), в размерах проигрывает 1 см (а с распаянными пинами у Arduino Pro Mini и вообще не проигрывает), но гораздо удобнее в использовании за счет встроенного USB-UART и распространенного разъема MicroUSB.

Arduino Pro Mini не самая востребованная плата, наберите в поиске на eBay «Arduino Nano» и отсортируйте по цене по возрастанию и вы увидите как ушлые китайцы совсем дешево сбывают в этом разделе много Arduino Pro Mini, выдаваемых за Nano? в надежде что покупатель не разберется и, покусившись на низкую цену, купит эти контроллеры. У них вся надежда только на покупателей-лохов.

Посоветую ли я покупать Arduino Pro Mini? Новичку — нет. Да — человеку, который точно знает что это такое, какие имеет недостатки и стоят ли они той мизерной экономии.

Еще раз повторю, что прошить Arduino Pro Mini несложно, но стоит ли эта возня с подключением проводков или Arduino UNO разницы в цене $0,2-$0,25. Особенно если придется подключать контролер к компьютеру для отладки много раз, а если в корпусе? Если вы считаете что десять-пятнацать раз подсоединить-отсоединить 5 проводков выгоднее, чем заплатить 20 центов — этот контроллер для вас.

Вот собственно и все. Я поделился своим опытом и высказал свое мнение, решать — вам.

P.S. Прошло немного времени и я несколько изменил свое мнение о Arduino Pro Mini. Даже экономия в 25-50 центов это немало, особенно если собирается небольшая партия изделий, использующих этот контроллер. Понятно, что по-хорошему для небольшой партии желательно интегрировать контроллер непосредственно на плату, а не использовать готовый Arduino (это все же скорее отладочная плата). Но варианты бывают разные, иногда уже есть готовые платы и можно их модернизировать и расширить функционал, интегрировав Arduino. Это окажется дешевле чем разводить новые платы.

А наличие переходника USB-UART на борту изделия, передаваемого пользователю, совсем не нужно и даже вредно. Так что Arduino Pro Mini имеет право на жизнь.