Самодельный преобразователь USB to UART / COM на FT232RL
На современных компьютерных материнских платах и ноутбуках производители давно уже не устанавливают классические COM — порты. Тем не менее на рынке до сих порт есть множество устройств, которые используют старый последовательный интерфейс, как способ связи с компьютером. Это и многие промышленные приборы, и такие «штуки» как универсальные зарядные устройства серии IMAX. Но наиболее широко старый COM PORT / UART используется в радиолюбительских устройствах на микроконтроллерах. Это связано ч тем, что данный интерфейс очень прост в реализации и понимании, а также адаптер UART встроен практически в любой микроконтроллер. Даже в самый дешевый и не очень современный, вроде старых PIC16F628.
Поскольку в современных компьютерах обычно есть только USB порты, то встает вопрос о преобразовании USB сигнала в обычный последовательный интерфейс UART или COM. Для этот и применяются переходники USB-COM, построенные на специальных микросхемах. При этом специальная программа- драйвер создает в нашем компьютере виртуальный COM-порт, с которым мы можем работать точно также как с обычным «железным» портом в старых компьютерах.
Нужно однако сказать, что бывают случаи, когда некоторые капризные устройства отказываются работать через такие переходники и виртуальные порты, тогда единственный вариант — приобрести внутреннюю плату с несколькими «железными» COM-портами для PCI разъема (или использовать старый компьютер), но эти случаи мы сегодня рассматривать не будем.
Лирическое отступление
Напомню, что с точки зрения программиста и самого контроллера, UART, COM PORT (RS-232) и RS-485 — это совершенно одно и то же. Все эти интерфейсы используют одинаковую логическую реализацию. Отличаются только физические уровни сигнала и способы его передачи по физической линии связи. UART — это самый простой случай. Он представлен на выходных ножках микроконтроллеров, где информация передается сигналами обычных логических уровней.
С помощью UART очень удобно связывать микроконтроллеры между собой в пределах одной печатной платы или одного устройства. А также связывать разные устройства на небольшом расстоянии. Например вашу самоделку на микроконтроллере и ваш компьютер.
RS-232 это тот же UART, сигнал которого пропущен через специальный преобразователь уровня (обычно это микросхема типа MAX232 или MAX202). RS-232 просто передает в линию связи сигналы с большим напряжением. Эти напряжения могут достигать ± 15 вольт. Это сделано для того, чтобы можно было передавать сигналы на большее расстояние (обычно несколько метров для RS-232). То же и для RS-485, но в случае этого интерфейса длина проводов может быть еще больше — до нескольких сотен метров. В остальном — это тот же самый UART. То есть, иными словами, из сигнала UART, который выдает наш микроконтроллер, мы можем по желанию получить как RS-232 так и RS-485, в зависимости от того, на каком расстоянии находятся наши устройства. По этому в данной статье речь пойдет о базовом интерфейсе UART.
Почему FT232?
Сейчас на китайском рынке можно купить множество преобразователей USB/UART на очень дешевой китайской микросхеме СH340. Выглядит такой адаптер как «флэшка» и стоит очень дешево
Однако некоторые устройства отказываются работать с таким адаптером. Это произошло с моим зарядным устройством IMAX B6 AC. Видимо дело во входном сопротивлении ножки RX микросхемы СH340. Я прочитал в интернете, что IMAX нормально работает с адаптерами на базе более так сказать «фирменной» микросхемы FT232 от компании FTDI. Можно было заказать такой адаптер на том же Алиэкспресс, но к нам во Владивосток посылка с Али идет как минимум месяц, а адаптер был нужен уже сейчас. В запасе у меня оказалась пара микросхем FT232 купленных несколько лет назад, и я решил сделать такой адаптер самостоятельно, изготовив печатную плату для него на моем станке с ЧПУ.
купить готовый адаптер на FT232 можно здесь>>
Адаптер содержит очень мало деталей. На рисунке приведена его принципиальная схема.
Как видим, кроме самой микросхемы схема содержит только 3 конденсатора и ни одного резистора. Также я не использовал USB разъем, а просто припаял к плате провод от старой USB мышки.
Печатную плату я развел минут за двадцать в бесплатной программе KiCad.
После сборки и подключения к компу, адаптер сразу же определился в Windows 10 и система сама скачала и установила драйвер. Если это не происходит, то можно скачать драйвера на официальном сайте FTDI и установить вручную.
Для проверки работоспособности запускаем какую либо программу-терминал, соединяем между собой пины TXD и RXD платы и пробуем что либо передавать в терминале. Если все работает, в окне приема мы должны видеть тот текст, который набираем в окне передачи.
Корпус
Адаптер можно использовать просто в виде печатной платы, но при желании вы можете поместить плату в корпус. 3D модельку коробочки и крышки я разработал в SolidWorks и напечатал на моем 3D принтере
В интерактивном окне ниже вы можете «покрутить» модель коробочки в виртуальном пространстве:
Скачать проект печатной платы и 3D модель для печати корпуса можно по этой ссылке
Готовый USB-To-UART адаптер
Посмотрите видео про изготовление и использование этого адаптера