【成功案例】双UART转USB桥接芯片CP2105成功应用在嵌入式系统，电路设计简单

时间： 2019-03-11 来源：世强

技术问答

在嵌入式系统中通常需要通过串口查看系统信息或者通过串口进行设备参数配置，尤其是对于一些多核系统每个CPU可能都需要预留一个串口，笔者之前采用的是两路CPU串口UART转RS-232电平方案，线缆需要分别制作，且常用的DB9接口很占空间，不利于设备小型化。SILICON LABS公司推出的双UART转USB桥接芯片CP2105可以解决以上麻烦，一根USB线即可实现两路串口通信，电路设计简单，有利于产品的调试和推广。

图1 嵌入式最小系统框图

图2 CP2105双UART转USB应用方案

设计此方案时，需要先考虑CPU提供的串口有哪些，笔者所采用的SOC芯片包含多核（记为A、B），以A/B串口0作为系统调试设备串口，设计时就可以采用上述方案进行转换。 CP2105采用24-pin QFN (4 x 4 mm)封装，非常适合高密度设计的嵌入式系统应用，其内部具有一个3.45V输出电压调节器，因此可以允许将其配置成通过USB总线供电设备或者自供电设备。上述方案采用的即是通过USB总线供电，此时REGIN引脚与VBUS相连，其VDD引脚会有电压输出，可以用来给其他设备供电。若采用自供电，则需要将REGIN引脚连接到板载5V。 CP2105除了支持上述双UART转USB外，还可配置成RS-485模式。

上述应用方案中，由于USB接口属于对外接口，需要采取ESD保护设计措施。USB（2.0/3.0）总线一般由4根线组成，分别为VBUS、D+、D-、GND。其中，为VBUS、GND为电源线，D+、D-为数据线，需要对其中的VBUS、D+、D-进行ESD保护。考虑到设计的成本，这里的ESD保护二极管推荐采用LITTELFUSE公司推出的超低电容的二极管阵列SP7522T或者高特半导体（GoalTop）推出的低电容TVS二极管阵列GESD0554S。

上述应用方案设计完成后，需要进行PCB设计以生产。PCB设计时需要注意USB数据信号线（D+、D-）周围最好不要有高速走线，芯片可靠近板边摆放，电源线可以加粗一些。

图3 CP2105 PCB设计

要想顺利应用起来，还需要去Silicon Labs官网下载此芯片对应的安装驱动（链接：https://www.silabs.com/products/development-tools/software/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers）。然后安装驱动（最好安装D盘在英文路径下），安装成功后，将板上的USB数据线另一端插到电脑USB口就可以看到虚拟出来的串口了。打开通用的串口工具，设置好串口号以及波特率等相关配置，上电即可查看效果了。

图4 CP2105虚拟串口

图5 串口实际通信效果

总结一下 CP2105在嵌入式系统中应用的优势：

1、双串口转换成USB，可以节省线缆数量，方便调试、生产

2、尺寸小，利于小型化

3、电路简单，外围器件少

希望以上内容可以帮助需要采用此方案的朋友，世强代理以上产品，包括：CP2105、SP7522T以及GESD0554S。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由天涯提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】USB转UART桥接芯片CP2102与CP2110的编程区别

Silicon Labs的CP21XX系列芯片是USB转UART功能的桥接芯片，这个系列的芯片可实现即插即用接口解决方案，可方便的实现产品的USB通信功能，芯片内部集成有振荡器，封装最小只有4mm*4mm，同时内部有可编程存储器，可以极大的降低产品的成本，简化产品设计并缩短产品的开发时间。CP21XX系列的主要有CP2102及CP2110两个产品，本文介绍这两个产品的编程区别。

设计经验发布时间 : 2019-12-27

【经验】单芯片USB转UART桥接器CP2105用于USB转双路485协议的操作步骤

CP2105是Silicon Labs的一款方便、高性价比的单芯片USB转UART桥接器，其实CP2105不仅仅只支持串口，CP2105还支持USB转485/232。本文主要针对CP2105的USB转485的相关操作进行介绍，让各位读者熟悉整个配置过程。

设计经验发布时间 : 2019-09-25

【经验】如何在同一台PC上使用多个USB桥接器设备？

Silicon Labs CP210x USB至UART桥控制器可以通过下载CP210XSETIDS.EXE文件修改SERIAL NUMBER实现使用多个CP210x器件。

设计经验发布时间 : 2019-07-11

【产品】低成本USB桥接芯片,即连即用的接口管家-Silicon labs CP2104，CP2105，CP2110

Silicon labs CP21xx USB桥接系列产品共有四种USB转串口的解决方案：包括USB转UART接口芯片CP2104、USB转双UART接口芯片CP2105、HID-USB转UART接口芯片CP2110和HID-USB转SMBus及I2C接口芯片CP2112。该系列芯片能够广泛应用于个人医疗设备、手机、智能卡和存储卡阅读器、无线调制解调器等系统中。

新产品发布时间 : 2016-02-17

Silicon Labs（芯科科技） CP2105 单芯片USB转UART桥接器数据手册（英文）-CP2105

描述- Silicon Labs（芯科科技） CP2105 单芯片USB转UART桥接器数据手册（英文）-CP2105,CP2105,silabs CP2105,CP2105数据手册,CP2105 datasheet,CP2105规格书,CP2105手册,CP2105技术资料,CP2105资料,CP2105方案,CP2105供应,CP2105库存,CP2105价格,单芯片USB转UART桥接器,UART桥接器,MCU

型号- CP2105,CP210X,CP2105-F01-GMR,CP2105-F01-GM

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.1 - 2013年11月01日 PDF 英文下载

【产品】国产单向5V超低电容大功率ESD防护器件GESD0554S，采用SOT-23-6L小型封装

高特微电子的浪涌型防护二极管（ESD防护器件）GESD0554S，设计用于保护寄生敏感系统免受过电压和过电流瞬态事件。其工作电压为5 V，IPP在25A的条件下钳位电压最大仅有25V，工作电压下仅有1μA的超低漏电电流，符合61000-4-2与61000-4-4的防护标准。

产品发布时间 : 2023-09-20

【应用】工作电流低至9.5mA的USB桥接芯片用于4G通讯棒设计，3×3mm的小尺寸封装可减少PCB面积

逆变器端，通信棒为USB接口，即插即用，将相关数据通过芯科CP2102N-A02-GQFN28桥接芯片与MCU进行通信，处理后的数据通过4G模块与后台EMS管理系统进行通讯，后台进行统一处理。本文着重介绍芯科USB桥接芯片在4G通讯棒的应用。

应用方案发布时间 : 2023-03-28

【应用】USB桥接芯片CP2105评估套件用户指南——软件与硬件基础

Silicon Labs 同时提供软件和硬件开发工具，利用其 8 位和 32 位微控制器、音频、时钟和振荡器、接口、隔离、电源、传感器、USB ToolStick、无线和射频以及 Zigbee 设备，为设计人员提供支持。评估板一般用来作为开发者使用的学习板、实验板，可以作为应用目标板出来之前的软件测试、硬件调试的电路板。本应用方案将介绍CP2105套件内容、相关文件介绍、软件安装。

应用方案发布时间 : 2019-04-04

【应用】基于CP2102N USB-to-UART桥接器的程序自动下载电路设计

笔者有参与一款基于乐鑫ESP32 WiFi芯片的产品开发，设计中选用CP2102N实现USB转串口。 ESP32芯片程序下载时，需要通过跳线帽方式将芯片的GPIO0管脚拉低并重新上电或通过使能管脚EN重新复位芯片才能进入程序下载模式。为提高程序调试效率，设计中利用CP2102N的RTS和DTR信号输出控制三极管电路实现对ESP32芯片的GPIO0和EN管脚控制，实现ESP32芯片程序自动下载。

应用方案发布时间 : 2019-07-20

【应用】芯科工作电流低至9.5 mA的USB桥接芯片CP2102N-A02-GQFN28用于激光水平尺，具有高集成度

激光水平尺的硬件电路部分一般由MCU、电源管理、锂电池、显示屏、激光收发器、USB桥接芯片等组成。今天主要讲讲USB桥接芯片，推荐一款芯科的USB桥接芯片，型号为CP2102N-A02-GQFN28，工作电流低至9.5 mA，非常适合用在锂电池供电的激光水平尺。

应用方案发布时间 : 2023-03-17

【产品】低成本数字音频桥接器CP2114，可简化USB与I2S接口间的音频数据传输过程

在各种混合信号产品领域居于世界领先地位的Silicon Labs公司近日为USB以及HID-USB提供低成本且精巧的USB连接方案--CP2114数字音频桥接器。CP2114简化了USB与I2S接口间的音频数据传输过程，无需另外花费时间开发代码，因此可缩短USB音频配件的上市时间，配件包括扬声器、耳机、播放器、销售点终端、导航系统和VoIP系统等。

新产品发布时间 : 2019-01-11

GESD0554S Low Capacitance TVS Array

型号- GESD0554S

数据手册 - 高特 - REV: A - 2022/11/25 PDF 英文下载

【选型】如何选择正确的USB桥接设备简化USB连接

无需专门的USB知识或固件开发，教你运用USB巧实现简化USB连接。

器件选型发布时间 : 2019-09-02

【经验】USB-to-UART桥接控制器CP2102N如何配置为RS-485工作模式

CP2102N是Silicon Labs公司推出的高度集成的USB-to-UART桥接控制器, 其最小封装尺寸仅为3mm x 3mm，可使用最少的元件和PCB空间将RS-232,RS-485设计升级为USB。但在实际应用中，CP2102N除了可以作为RS-232通信外，还可以用作RS-485通信。如何将CP2102N配置为RS-485工作模式呢？本文将详细介绍配置方法。

设计经验发布时间 : 2019-11-07