CP2102 - преобразователь USB-UART за 45 рублей

Думаю, вряд ли кого-то стоит убеждать в необходимости и полезности USB-UART-преобразователей — COM- порт найти в современных компьютерах всё труднее. Для большей части практических задач, использующих обмен данными между компьютером и устройством — управления, отладки, передачи небольших объёмов данных — ничего проще и удобнее, чем преобразование USB-UART, придумать, пожалуй, невозможно.

Микроконтроллер общается с микросхемой по обычному UART, к компьютеру все это дело подключается по USB. Компьютер распознает подключенное устройство как COM-порт и работать с ним можно как с обычным ком-портом. Все очень удобно, не требует ни мощных микроконтроллеров с интерфейсом USB и специально подобранными кварцами, ни сложных программ.

Наиболее популярной микросхемой USB-UART является FT232RL от FTDI. Все в ней замечательно, кроме цены. А вот о CP2102 от SiLabs пишут значительно меньше. Стоит она значительно дешевле, чем FT232RL. Например ТУТ я ее купил за 45 руб.

Распиновка

Корпус у неё, конечно, страшноват, но к этому мы ещё вернёмся. :)

Структура микросхемы

Как можно заметить из схемы — CP2102 содержит встроенный генератор на 48 МГц, контроллер UART с поддержкой всех модемных сигналов, буфуры на прием и передачу, USB 2.0 (скорость до 12Мбит/сек) контроллер и EEPROM для хранения настроек. Микросхема требует минимальной обвязки — пара кондёров по питанию.

Возможные форматы данных UART

• 5,6,7 и 8 бит данных
• 1,1.5,2 стоповых бита
• бит четности по четности, нечетности, установленный, сброшенный или отсутствует

Драйвер виртуального ком-порта поддерживается Windows, Mac OS и Linux.

Во встроенную EEPROM прошиваются такие параметры как

• Vendor ID (VID) — Идентификатор производителя. По умолчанию10C4 — SiLabs
• Product ID (PID) — Идентификатор продукта. Актуально, если к одному компьютеру подключается несколько CP2102.
• Max Power — энергопотребление вашего устройства от USB. Шаг этого параметра — 2 мА. Например, если вам нужно 200 мА от шины USB, то сюда необходимо записать 100 (0x64).
• Release Version — По умолчанию 1.0. Можно указывать от 1 до 99 как в десятичной так и в дробной частях отдельно.
• Serial Number — Серийный номер устройства. Это текстовое поле длинной до 64 символов. Рекомендуется назначать разные номера всем устройствам.
• Product string — Имя устройства (текстовое поле до 126 символов). По умолчанию это «CP210x USB to UART Bridge Controller».

Настройка

Изменять все эти параметры можно с помощью фирменной программули от SiLabs. Называется она CP210x Set Ids.



Понять, как ей пользоваться, не составит никакого труда. Есть только один важный момент- программа находит устройства CP2102 основываясь на Vid и Pid. Если вы их измените программа перестанет видеть эту микросхему. Как с этим бороться я расскажу чуть позже.

Набор драйверов для CP2102

Существует 2 драйвера для CP2102

1. 1. Драйвер USBXpress. Основное назначение драйвера — работа с CP2102 в качестве USB-устройства. Для работы с данным драйвером выпускается библиотека для создания собственного программного обеспечения
2. Драйвер виртуального COM-порта (virtual COM-port driver, VCP-driver). Данный драйвер является надстройкой над драйвером USBXpress. При установке этого драйвера в системе появляется дополнительный виртуальный COM-порт (COM3, COM4 и т.д.), работа с которым полностью идентична работе со стандартными COM-портами (COM1, COM2)

Вы можете создать собственный драйвер именно для вашего устройства с помощью программы CustomUSBDriverWizard. Он сам генерирует весь необходимый набор файлов для драйвера, даже включая графический инсталлятор.



Сначала, с помощью программы CP210x Set Ids настраиваете микросхему и меняете VID и PID. Потом запускаете CustomUSBDriverWizard, находите там свою микросхему и приступаете к созданию драйвера для нее. Тут можно указать название устройства, название драйвера, название вашей фирмы и другое. В результате программа сгенерирует набор файлов драйвера вашего устройства.



Теперь эти файлы можно прикладывать к вашему устройству на диске, флешке или еще как-нибудь.

Пользователь же, получив эти файлы, приступает к установке драйвера. Инсталлятор гордо показывает ваше название мега-устройства, название вашей крутейшей фирмы и т. д.





После установки в системе появляется новое устройство.



В данном случае это COM-порт, т. к. я выбрал этот тип драйвера в мастере.

Кстати после установки драйвера вашего устройства микросхема CP2102 снова начинает видиться программой CP210x Set Ids, которая переставала ее видеть после смены PID и VID.

Подключаем устройство и имеем счастье

Минусы CP2102

К сожалению, у всего есть недостатки. Включая божественную микросхему CP2102. В ее случае это ее корпус. Если FT232RL в корпусе TSSOP неудобна для пайки т.к. имеет мелкий шаг выводов, то CP2102 выводов не имеет вообще.



Но, если руки имеют относительно небольшую кривизну, то запаять ее можно. И даже проще, чем кажется. Феном запаять ее вообще не проблема. А в качестве доказательства того, что она вполне паябельна (а еще для фана) я специально снял видос, как я паяю ее турбозажигалкой на плате, изготовленной по ЛУТ-технологии :) )



Вот как выглядела платка и что получилось в результате



А некоторые умельцы извращаются и так. Но я б так не стал :)



Микросхема достаточно дешевая, чтобы впаивать ее в каждое устройство, где она нужна, а не изготавливать один универсальный кабель-переходник для всех своих девайсов. Но иногда и отдельная платка переходника нужна. Я для себя сделал несколько таких вот милых платок.