【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

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。

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