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- CP2101 Single-Chip USB to UART Bridge
- CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers
01 CP2101USB转换芯片
一、前言
昨天制作了基于 PL2303的 USB 串口模块， 用于实验设备的开发。 但是， 它在早起 Windows中的驱动并不稳定。 下面， 利用手边现有的 CP2101芯片， 重新制作USB串口模块。
二、建立电路
设计测试电路。 这是从嘉立创网站导出的 CP2101的器件图， 根据它的数据手册设计了外部的电路。 采用TypeC USB 插座与计算机相连， 其中两个 CC 引线， 并联在一起， 通过一个 5.1k电阻接地。 据说这种方法不太可靠， 但为了简单起见， 这里还是采用的这种方式。 将 CP2101输出的 UART信号线通过 六芯插头连接到外部。 这里的信号排列实际上是为了适应 STM32单片机的 UART BOOTLOADER 接口的需要。 电路板上还有电源电容和指示LED。 通过单面板布线， 一分钟之后获得两块测试电路板。 经过检查， 制作的非常完美。
AD\Test\2024\March\TestCP2101.PcbDoc
▲ 图1.2.1 测试电路板原理图
▲ 图1.2.2 测试电路板PCB
焊接电路。 使用热风枪焊接 CP2101。 其中三个飞线通过0欧姆电阻实现。 下面对它进行测试。
三、测试结果
先对模块进行电源检查。 测量其中的5V与地线之间是否短路。 经过测量， 发现 5V与地线短路了。 一开始怀疑是 USB端口下面的引线和 TypeC 插座外壳短路。 后来将TypeC插座取下， 仍然短路， 最后才发现， 原来是电路板上存在一个线路之间的短路部分。 这可能是因为制作PCB的覆铜板表面的缺损引起的问题。
将短路去除之后， 接入TypeC插线， 可以看到系统能够识别到新的USB设备。 在这里显示 CP2101 USB 转换设备。 驱动程序有问题。 下面进行系统自动更新。
系统更新之后， 重新启动计算机。 但是， CP2101的驱动仍然没有自动安装。 下面需要寻找 Windows11 下的驱动程序。
网络搜索， 找到 官网对应的驱动程序网页， 这里有多个版本。 下载第一个Windows 通用版本。 点击 CP2101 USB 设备， 安装它的驱动。 安装之后， 产生对应的COM端口。 修改端口号为 COM2。 之前的经验告诉我， 需要将COM端口号设置在 10 以内， 才能够方便程序读写。
使用 Python 编写 COM2 读写程序， 发送两个 “UU”字符， 对应两个 0x55 字节数据。 使用示波器查看模块的 发送端口。 可以看到发送的信号波形。 对应两个 0x55 字节。 至此， 说明该USBvr串口模块制作调试完毕。
▲ 图1.3.1 测量发送信号
※ 总 结 ※
本文记录了基于CP2101制作USB转换口模块的过程。 它小巧的封装， 可以使用热风枪进行焊接。 通过下载官方通用 Windows 驱动程序， 可以获得稳定的虚拟串口。 通过测试， 该模块工作正常。
修改电路板
▲ 图2.1.1 PCB USB
▲ 图2.1.2 原理图
▲ 图2.1.3 焊接之后的电路板
■ 相关文献链接:
- CP2101 Single-Chip USB to UART Bridge
- CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers
● 相关图表链接:
- 图1.2.1 测试电路板原理图
- 图1.2.2 测试电路板PCB
- 图1.3.1 测量发送信号