【应用】如何设计可定制驱动的超小型USB UART桥接器

时间： 2019-09-02 来源：世强

技术问答

随着计算机系统的发展，USB的使用越来越普及，而串口UART则逐渐从计算机上消失，但在很多底层应用中，USB存在开发难度大，周期长等缺点，而串口UART则由于其通用性而被广泛采用。USB UART桥接器的出现，使用户可以轻松使用USB接口与其它UART设备进行通讯，而无需进行繁琐的USB固件与驱动开发，SILICON LABS授权世强代理的CP2104体积小，集成度高，在满足USB转UART基本通讯功能的同时，还能定制其它功能，简化用户设计。

CP2104典型应用

CP2104体积小，只有4x4mm，但却集成了USB收发器和时钟，无需外部晶体；片内带有上电复位电路和电压调整器，外部只需要几个滤波电容即可工作，其典型应用如图1所示：

图1 ：CP2104典型应用

定制功能之USB设备自供电

通常情况下，USB设备会被设计为从USB总线取电，但当USB总线供电不足等情况下，USB设备会被设计为自供电设备。CP2104内部带有电压调整器，如果自供电电压为5V时，可使用调整器将5V电源从REGIN输入，再将调整器的输出VDD接到VIO给CP2104供电；如果自供电电压为3.3V时，可将电压调整器旁路，3.3V电源直接输入到VDD和VIO为CP2104供电。

定制功能之状态指示

在USB UART桥接器中，通常需要显示工作状态，CP2104带有挂起状态输出引脚SUSPEND，可通过加外LED指示CP2104是正常工作还是挂起；同时，CP2104带有GPIO.0～GPIO.3共4个用户可配置引脚，其中GPIO.0和GPIO.1具有发送和接收状态切换功能，可用于指示发送和接收状态，如图2所示：

图2：通讯状态指示

定制功能之RS485收发控制

CP2104的GPIO.2具有RS485收发控制的复用功能，当UART接RS485发收器时，可进行半双工RS485的发送和接收控制，如图3所示：

图3： RS485收发控制

定制功能之硬件流控制

在UART通讯中，为保证数据的正确性，有时需要在通讯中加入硬件流控制RTS和CTS，CP2104内部带有一个全功能的UART，支持硬件流控制，带硬件流控制的通讯电路如图4所示：

图4 ：硬件流控制接线图

定制功能之用户信息

CP2104内部带有1024字节的一次性可编程ROM，可以用来定制用户信息，如USB厂商ID、产品ID、产品字符串描述符、电源描述符、设备发行号、设备序列号以及OEM信息等。

定制功能之驱动程序

Silicon Labs为CP2104提供两种可定制的驱动程序，即虚拟串口驱动VCP和USBXpress驱动，并提供相应的定制方法，用户可灵活定制自己所需的驱动程序。

总结

综上所述，CP2104体积小巧，外围电路简单，但功能强大，充分考虑到客户的应用需要，适用于多种场合，可根据需要定制硬件特色功能和软件驱动程序，使之成为带有用户自己烙印的USB UART桥接器。

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