Всичко започна с факта, че си купих Orange Pi, поддавайки се на рекламния слоган „аналогично на Rasberi Pi само за $15“. Устройството беше поръчано на aliexpress и пристигна след петнадесет дни през февруари. В същото време бяха закупени всички необходими допълнителни компоненти: радиатор за процесор, 15-ватово захранване, 32 GB micro SD карта, HDMI кабел за свързване на монитор. Поради липса на време той събираше прах в едно чекмедже чак до юни. И най-накрая успя да провери работата му.
При стандартния фърмуер, предлаган на официалния уебсайт, производителността не предизвика никакви оплаквания. Но стандартният фърмуер не ми подхожда поради причината, че така съм подреден - всяко устройство, което попадне в ръцете ми, трябва да бъде персонализирано напълно. Ето защо беше взето под внимание U-boot, чиито източници бяха изтеглени от официалния FTP, както и сборката на Arch Linux за ARM. Това ръководство за Banana Pi беше взето като справочно ръководство и отправна точка за копаене.
Чрез някои прости манипулации (чието описание е по-подходящо за habr), както буутлоудърът, така и арката бяха инсталирани на картата с памет и устройството беше включено. Въпреки това, след зареждане, чаках черен екран и горящ зелен светодиод на "оранжевото".
Е, няма проблем, помислих си. UART е запоен на "оранжевото", ще се свържа с клема и ще видя какво ще стане. Закупени са необходимите части и проводник и е запоен такъв кабел (снимка под спойлера)
Опция за нубийски кабел
Всеки, който е в темата, веднага ще разбере какво съм сбъркал, като съм направил такъв кабел, а сред четящите има повече от половината. Подозирах, че нещо не е наред, след като видях krakozyabry, че моят "портокал" изплю в терминала. Именно разбирането на причината за най-глупавата ми грешка ме подтикна да предприема описаните по-долу действия.
1. Каква е разликата между UART и RS232
Разлика в нивата. Серийният интерфейс, реализиран в Orange Pi и други подобни устройства, се основава на TTL логика, тоест нулев бит съответства на нулево ниво на напрежение, а единица на ниво +5 V. RS232 използва повече високо нивонапрежение, до 15 V, и единица съответства на -15 V, а нула на +15 V. За да се увеличи шумоустойчивостта на канала, всяко ниво на напрежение под 3 V по модул се възприема като нула. Протоколът за пренос на данни на ниво последователност от логически стойности е абсолютно еднакъв както за UART, така и за RS232. Всичко това е илюстрирано от следната диаграма за прехвърляне на байтове.
Как бих могъл да забравя за това? Когато работех в Изследователския институт за електрически локомотиви, знаех тези неща. И тогава по някаква причина глупостта замръзна. Като цяло стана ясно, че е необходим определен преобразувател на ниво с инверсия на сигнала. Изборът падна в посока свързване на цялото домакинство към COM порта, който е на дънната платка на домашния ми компютър. Въпреки че, разбира се, можете да погледнете в посока на UART<->USB, защото старият сериен интерфейс постоянно губи значение. Склонността ми към по-простите решения обаче надделя и подобно устройство се появи като кандидат за покупка
Продава се на същия Али за 464 рубли. По принцип това можеше да се намери в магазините или на радиопазара в моя град, но сърбежът да направя нещо с ръцете си вече се събуди. Така че отхвърлих идеята да купя интерфейсна платка и реших да опитам да направя такава сам.
Трябва да кажа, че всъщност съм приятел с поялник. В училище и университета, преди да купя първия компютър, запояването на всякакви полезни и не много глупости беше основното ми хоби. Но аз живеех на село, беше деветдесетте години. Нямаше много пари, компонентите бяха получени чрез демонтиране на радио боклука, който се появи в полезрението. Източникът на информация бяха книги от районната библиотека - тогава не всеки имаше "интернет". Нямаше и богат инструмент. Фолиевият текстолит и железният хлорид бяха легендарно чудо. Общо взето беше трудно.
След като си купих компютър, целият ентусиазъм премина към него. И умението за запояване на малки приемни усилватели е поставено на рафта. Така че аз съм чайник. Затова много от това, за което ще пиша по-долу, ви моля да се отнасяте снизходително. И тази статия като цяло е за същите "манекени" като мен.
2. Избор на схема на устройството и нейната компютърна симулация
Намери в нета схема на такова устройство само за да плюеш. Има много такива схеми. Изборът падна върху това
Сърцето на цялото устройство е микросхема тип MAX232 - преобразувател на ниво, работещ на принципа на "помпа за зареждане". Увеличаването на напрежението от 5 V се осъществява чрез редуващо се зареждане на външни кондензатори C4 и C5. В момента на подаване на сигнал към RS232 тези кондензатори се свързват последователно и натрупаното в тях напрежение се сумира. По време на обратното предаване микросхемата работи като разделител. И в двете посоки на предаване на сигнала той е обърнат.
Диодът VD1 играе ролята на "защита от глупаци" - той блокира захранващата верига, когато се приложи напрежение с грешен поляритет.
Преди да пристъпя към производството на устройството, реших да видя как ще работи всичко, така че започнах с моделиране на бъдещото устройство в средата на Proteus. За тестване на веригата беше сглобен виртуален стенд
Първото нещо, което исках да направя, беше да симулирам всичко, включително силовите вериги, тъй като се интересувах от ефекта на диода върху работата на веригата. По подразбиране в Proteus захранващите щифтове на микросхемите са скрити и изтеглени до плюса на желаното ниво и земята. За да ги отключите, първо трябва да покажете скритите щифтове. За да направите това, отидете в менюто Template -> Set Design Colors и поставете отметка в квадратчето Show hidded pins
В който поставяме отметките Draw body и Draw Name. След това изберете цялата микросхема, включително текста, с който са подписани заключенията, и щракнете с десния бутон върху менюто, изберете Make Device. Ще бъдем помолени да изберем име за новото устройство и да го запазим. Всичко, след това силовите вериги ще бъдат изрично включени в процеса на симулация.
Освен това ще предадем нещо смислено чрез UART, например буквата „A“, кодирана в ASCII с код 65 в десетична бройна система или последователността 01000001b в двоична система. Освен това, за да започнете трансфер, е необходимо да изпратите начален бит с ниво "0", а за да завършите трансфера, да изпратите един или два стоп бита с ниво "1". По този начин времедиаграмата на рамка, предавана чрез UART, ще изглежда така
За да формираме такъв сигнал, ние използваме източник, наречен Digital Pattern Generator (DPATTERN) с настройки на формата
Ширина на импулса от 104 микросекунди съответства на 9600 бода. Формата на вълната е дадена чрез модел на низ, където "L" означава ниско ниво, а "F" е високо ниво. Съответно нашата линия ще изглежда като "FLFLLLLLFLF". Ще контролираме данните, получени в RS232 от виртуален терминал, като го конфигурираме по този начин
Няма да използваме паритетния бит, а ще използваме един стоп бит. В допълнение, да кажем, че сигналът, приложен към терминала, е обърнат, което съответства на протокола RS232. Пускайки симулацията на веригата, получаваме осцилограма от сигнали и извеждаме към виртуален терминал
Канал A пренася изходния сигнал към COM порта. На канал B - входен TTL сигнал. В терминала се показва заветната буква "А". По този начин сме убедени, че предложената схема е доста ефективна. На теория.
3. Избор и закупуване на компоненти
От най-близките до моето местообитание магазини, където можете да се сдобиете с радиокомпоненти, има два, които заслужават внимание: магазинът за радиочасти на Буденовски проспект (това е град Ростов на Дон) и магазинът за 1000 радиочасти на Нагибина Авеню, срещу търговски център Рио. Последният се сравнява благоприятно с факта, че има сайт, макар и доста древен, и очевидно мързеливо актуализиран (и направен на Joomla...). Пълзейки из ценовата листа, взех списък с това, което трябва да купя.
Веднага трябва да кажа, че внимателно избягвах SMD компонентите поради моята неопитност. Ето защо избрах MAX232CPE монтаж през дупки. Взех същите електролити и диод. На място обаче се оказа, че е наличен само чипът MAX232CWE - същото, само ... SMD! След като помислих за секунда, се съгласих с предложението на продавача - трябва да започнем някога ... Нямаше 15 V кондензатори, но имаше 100 V кондензатори със същия капацитет и същите размери. Добре, също нищо. Вместо мъжки конектор DB-9 ми предложиха женски. Това доведе до следния списък
Железен хлорид, запон лак и текстолит, разбира се, не бяха използвани напълно. Освен това не включих закупения инструмент в този списък: обикновена станция за запояване (защото преди това имах само 40-ватов поялник с меден връх), странични ножове и малки клещи, метални ножици за рязане на текстолит, течност колофон-алкохол поток LTI-120 добре и така нататък. Като цяло този епос ми струва около 3000 рубли.
Като цяло компонентите бяха закупени и донесени у дома. 40-пиновите PLS подложки бяха изрязани на правилния брой щифтове. Един от контактите се изважда, за да се гарантира уникалността на връзката. Отворът в гнездото, съответстващ на извадения щифт, е запечатан с полиетилен.
4. Сглобяване на устройството върху макетната платка и проверка на работата
По принцип за такова просто устройство това не е необходимо. Но аз съм "чайник", така че преди да направя платка, реших да проверя веригата в реална работа.
Най-трудното беше с микросхемата. За да го запоя към макетната платка, трябваше да извратя със запояване на дванадесет крака към медни проводници. Излезе чудовището паяк с дванадесет крака
В този момент разбрах две неща: добре е, че все пак си купих станция за запояване. И лошото е, че трябва доста да човъркам с тази дреболия. Като цяло компонентите бяха запоени към "макетната платка", веригата беше сглобена с "оранжева" платка. +5 V мощност, взета от "оранжевия" - 2-ри щифт на двуредов 40-пинов блок
За връзка с устройството е използван терминалът putty, който е достъпен и под Linux и за разлика от minicom има цветен изход и не изисква допълнителна конфигурация за въвеждане на символи в терминала от клавиатурата.
Като цяло платката работи - редовете на дневника за зареждане преминават през екрана на терминала: първо от u-boot и след това от ядрото на linux
Излишно е да казвам, че бях възхитен: първо, схемата работи правилно, и второ, Linux на „оранжевото“ е инсталиран правилно, работи нормално в режим на много потребители
Следователно неработещият HDMI конектор и липсата на Ethernet интерфейс се дължат на конфигурацията на самото разпределение. Тези проблеми, разбира се, ще бъдат решени и не става въпрос за тях. И така, нека преминем към следващата стъпка от програмата.
5. Оформление на печатни платки
Направено в Altium Designer. Оформлението на платката е най-добре да се направи след закупуването на компонентите. Може да се наложи, както в моя случай, да инсталирате допълнителни библиотеки с компоненти за Altium. Размерите на компонентите и топологията на отпечатъка за всеки трябва да съответстват на действителните налични части. Тук не останах без нещастен пропуск, но повече за това по-долу.
Ще кажа веднага - не използвайте автоматично окабеляване. Може би това може да се конфигурира, но автоматичното окабеляване се стреми да плъзне пътека между краката на кондензаторите, което с разстояние от 2 мм между тях прави пистата около четвърт милиметър широка, което беше твърде готино за мен като "чайник". Да, и интуицията подсказа, че е желателно да се избягват такива неща. Затова използвах ръчно маршрутизиране (въз основа на резултатите от автоматичното), като зададох ширината на пътищата на 0,5 мм в правилата за маршрутизиране (Дизайн -> Правила -> Маршрутизиране -> Ширина)
Освен това Altium приема, че платката е двуслойна по подразбиране. За да го принудите да окабелява едностранна платка в правилата за окабеляване, трябва да посочите окабеляването в един слой, да речем в горния слой
Схемата е въведена в редактора на схеми
Когато правите това, трябва да вземете предвид факта, че свободните незапоени входове на микросхемата (крака 8 и 10) трябва да бъдат изтеглени на земята, в противен случай Altium няма да компилира схемата за прехвърлянето й към редактора на печатни платки.
В резултат на това чрез независимо бране в програмата и Уроците на алексей сабунинцелта е постигната и хонорарът е разведен
Всички компоненти с монтаж през отворите са разположени от чистата страна на текстолита, а микросхемата, поради SMD версията, е от страната на пистите. За да отпечатате оформлението на веригата, трябва да създадете така наречения Output Job File в проекта на устройството
Което е конфигурирано по следния начин. В списъка с опции за конфигуриране изберете Извеждане на документация и щракнете върху Добавяне на нов изход на документация, като изберете от менюто, което се появява PCB Prints и PCB проекта, свързан с нашето устройство.
Преименуваме елемента от документацията, който се появява, нека го наречем LUT, според транслитерацията на технологията (LUT), която ще използваме, за да прехвърлим шаблона на дъската върху мед. Щракнете с десния бутон върху LUT и изберете Конфигуриране от контекстното меню. В настройките на слоевете за отпечатване оставяме само два елемента: Горен слой и Многослоен и подреждаме квадратчетата за отметка, както е показано на екранната снимка
Квадратчето за отметка Mirror е необходимо, по-специално, за отразяване на изображението върху разпечатката. Това е важно, в противен случай, когато прехвърляме шаблона върху медта, ще получим огледален образ на нашите следи, но нямаме нужда от него. Освен това трябва да разгледате Настройка на страницата
За да изберете размера на хартията и да обърнете внимание на мащабния фактор (Scale). При първото отпечатване по някаква причина се оказа равно на 1,36, но трябва да е равно на единица
Сега щракнете върху Печат. Нямам собствен принтер, затова отпечатах в PDF с помощта на Foxit Reader и след това занесох получения файл на USB флашка до най-близката "шарашка", в която отпечатах рисунката на гланцирана фотохартия. В крайна сметка това се случи
Размерът на дъската излезе 62 х 39 мм, парче текстолит беше изрязано на този размер с ножица за метал. Пилях текстолит с ножовка и често (или по-скоро винаги) се оказваше ужасно. С ножица излиза равномерно, без остатъци и увреждане на проводимия слой.
6. Производство на печатни платки
Методът LUT (технология за лазерно гладене) е избран поради неговата простота и достъпност. Служи като ръководство за действие. Опитах се да не нарушавам технологията: минах през медта с нула, обезмаслих я, макар и не с ацетон, защото не можах да намеря къде да го купя, а с универсален обезмаслител на базата на бял спирт, закупен в Lerua Merlin. Внимателно и с усилие изгладих сандвич от текстолит и шарка с ютия на максимална температура. Или защото направих грешка някъде, или защото не оставих детайла да се охлади, или просто в „шарашката“ спестяват тонер на принтера, като цяло не се получи много добре
Въпреки това, аз предпазливо се запасих с перманентен маркер Edding 404, който, не без помощта на любимата ми жена (с изпомпвани умения за рисуване на мигли и рисуване на шарки върху ноктите), обиколи всички следи
След това разтвор на 6-воден железен хлорид се разрежда в размер на около 180 грама на 300 ml вода (взех гореща вода от чешмата) и платката се хвърля в кювета за ецване, за да бъде изядена. За да маринова дъската и същевременно да не отрови жена си, операцията е извършена по залез слънце на балкона
"Хлоняк" не разочарова, има слухове, че често продават нискокачествени. Гравирането отне 13 минути, последните медни острови останаха точно пред очите ни. Основното нещо е да не забравяте периодично да ритате дъската с пинсети по кюветата и да наблюдавате процеса. Веднага след като излишната мед изчезне, спешно изваждаме дъската и я изплакваме с обилна струя вода.
След измиване, избърсване и подсушаване настъпва моментът на истината. Трябва да премахнете защитния капак. Опитах се да го направя с уайт спирт
Но нещата вървяха грубо. Тогава жена ми предложи лакочистител - този чудотворен еликсир мигновено отми покритието (все още съм ужасен от това какви реактиви използват нашите жени. Красотата е страшна сила!)
Маркерът не разочарова - всички следи оцеляха
След почистване на защитното покритие можете да започнете да пробивате дупки. И тук направих неприятна грешка - нямах свредло от 0,5 мм и вместо да отложа въпроса за утре, след като купих правилната бормашина, побързах и взех милиметрична, като се има предвид, че ще пасне. В резултат на това повредих много контактни подложки, за щастие не много и не безвъзвратно. Но все пак никога не бързайте. Както каза моят приятел Марк от лабораторията на катедрата по мехатроника на Мюнхенския университет, където минах преддипломна практика„Дмитрий, вземете правилния инструмент за всяка работа.“ И беше прав хиляди пъти.
7. Калайдисване на платки и запояване на компоненти
Местата за запояване на компонентите трябва да бъдат покрити с тънък, лъскав слой спойка. Това е основното условие за успех на работата. Не съм се занимавал с целите песни. Първо, страхувах се да ги изкривя, и второ, все още щях да покрия дъската запон с лак. Така че облъчих само точките за запояване. За целта върху тях с четка нанасяме колофонно-спиртов флюс LTI-120 и с нагрят до 250-300 градуса поялник, от чийто връх виси мъничка капчица припой, рисуваме по необходимите точки на дъска. Чрез увеличаване на повърхностното напрежение на потока, спойката се разпространява върху точните подложки.
След това „макетът“ беше разглобен, окабеляването беше отстранено от микросхемата и първо беше запоено. Внимателно поставете микросхемата на мястото й с ръце или пинсети в съответствие с pinout, така че всеки крак да заема своя собствена област. След това смазваме редовете на краката с флюс. С кратки и точни движения докосваме всички крака на свой ред, като не забравяме да събираме спойка върху върха на поялника (но не много, достатъчна е малка капка). Ако всичко е направено правилно, тогава краката са запоени към мястото много бързо и точно, без „сополи“ и мостови съседи. Отне ми по-малко от минута да запечатам чипа и това е първият ми път, когато го правя. Вдъхнови ме да направя това такова видеоза което съм много благодарен на автора му. Всичко се оказа наистина не толкова страшно.
По същия начин разбрах останалите подробности. Основното тук е внимателно да изрежете изводите на частите до желаната дължина - оставих не повече от милиметър от оловото да стърчи над пистата и да ги огънете правилно и внимателно, ако е необходимо. Важно е, изключително важно е да не бързате никъде и да правите всичко обмислено. В крайна сметка какво стана
Не беше възможно да се измъкна от „сопола“, но за първи път се оказа доста поносимо, въпреки че вероятно ще бъда критикуван.
8. Проверка на вериги и друга досадна грешка
След запояване измиваме целия поток с алкохол, вземаме мултицет и извикваме всички вериги, за да проверим тяхната проводимост и съответствие електрическа схема. И тук неусетно се прокрадна бяка. Конекторът на COM порта се оказа огледален! "Земята" седна на първия крак вместо на петия, Rx - на четвъртия вместо на втория. И все още не разбирам как, защото всичко беше правилно при окабеляване в Altium. Това си остана загадка за мен. Няма мистерия - просто имайки конектора "майка" всъщност, при формирането на веригата в Altium, той все още използва "татко". Оттук и огледалното окабеляване, което се оказа в резултат. За щастие реших този проблем, като запоих подходящо кабел, предназначен да свърже устройството към COM порта на компютъра. Но поради тази грешка COM на платката се оказа толкова „патентован“.
Иначе инсталацията се оказа правилна и аз като разпоих съединителните кабели и подредих работно място, свърза чисто нова платка към "портокала" и компютъра
Редовете на регистрационния файл за зареждане отново преминаха през прозореца на терминала. Бях щастлив!
9. Внасяне на "красота"
За да се предпазят контактите от окисление и да се придаде „индустриален“ вид на устройството, платката е боядисана със зелен лак. Всички маркировки, нанесени преди монтажа с перманентен маркер, бяха измити със същия този лак. Е, добре... Ето снимка на готовия продукт заедно с комплект кабели
Сега можете да продължите към по-нататъшно усъвършенстване на софтуера за "оранжевия". Сега няма да съм сляп и тъп, а ще мога да настроя системата през сериен терминал.
Заключение
Беше интересно. Интересно за мен, защото за първи път. Първото устройство, проектирано на компютър и сглобено на печатна платка със собствените си ръце. И ако някой се смее иронично, тогава нека си спомни, че и той някога е направил това за първи път ...
Благодаря на всички за вниманието към написаното от мен!
Както подсказва името, това устройство организира мост между компютъра през USB порта и вашето устройство чрез серийния протокол. Можем да кажем, че това е USB COM порт за TTL логика (1.8v-5v нива).
С помощта на това устройство можете да програмирате различни микроконтролери, да получавате информация на компютър от устройството чрез серийния порт. В допълнение към това, той има много приложения:
управление на устройството
програмно отстраняване на грешки
прехвърляне на малки количества данни
фърмуер на различни устройства - разработчиците често правят сериен изход, за да могат да флашнат устройството си
фърмуер на микроконтролера - много микроконтролери имат Bootloader (специална програма за изтегляне на фърмуер чрез сериен), зареден фабрично и не е необходим специален програмист за изтегляне на фърмуера - това устройство е достатъчно.
Ще ни трябва преди всичко за фърмуера на ST-Link. Е, всъщност, тъй като тук няма какво да програмираме - устройството се състои от една микросхема - тогава на това устройство ще се научим как да запояваме и работим в Kicad. В тази статия ще разгледаме подробно как да маршрутизирате ръчно печатна платка.
Как да си направим USB UART адаптер
2. Подгответе или закупете необходимите инструменти: всичко за запояване
4. Изтеглете необходимите файлове за това устройство от github.
5. Направете сами платка за устройството (изобщо не е трудно, всичко е описано подробно в нашите инструкции).
6. Можете да закупите всички необходими компоненти под формата на готов радиоконструктор в нашия магазин.
7. Запоете всички компоненти към платката, вижте нашия видео.
ИНСТРУМЕНТЪТ ГОТОВ, можеш да използваш!
Как работи USB UART адаптерът
За реализирането на този мост обикновено се използва специализирана микросхема, която има usb изход от една страна и сериен изход от друга. Обикновено тези микросхеми имат драйвери за Windows Linux и се определят от системата като COM порт. След това се използва специална програма за работа през COM порта. Това може да е програма за фърмуер на микроконтролер или програма за получаване на данни от устройството и др.
Избор на чип за устройството
Всъщност това устройство ще се състои от конектори, микросхема и минималната му лента. Така че в този случай няма да имаме функционален TOR. Основният критерий, по който ще изберем микросхема, е удобството на запояване, цената.
И така, най-често срещаните чипове за това устройство:
cp2102 (cp2103) - евтина отлична микросхема, но има пакет QFN28 - тоест безоловен пакет - запояването на този в самото начало на пътуването не е много лесно - така че няма да го използваме
pl2303 е отлична микросхема от Prolific - има много варианти на тази микросхема (включително китайски фалшификати). Има пакет TSOP28 - страхотен за запояване. А старите модификации са евтини и работят чудесно. Ще го използваме - модификацията pl2303TA е най-евтиният вариант. Има преп. D, който не изисква външен кварц - но струва 2 пъти повече.
CH340 - китайската версия (оригинал) на моста - чипът е добър - но е трудно да се купи навсякъде освен в Китай.
FT232R е IC от FTDI - пасва и работи чудесно - но струва почти два пъти повече. Плюсът му също е, че не е необходим външен кварц.
Няколко думи за това как да изберете чип за вашия проект. Има много прост начин. Първо трябва да намерите един чип, който отговаря на тази задача. Пишем в интернет - USB - сериен чип и веднага намираме - FT232R. Страхотен. Следва сайтът на голям доставчик на чипове – например – mouser.com. Там в търсенето въвеждаме - FT232R. И в раздела за интегрални схеми виждаме нашата микросхема.
Най-важното за нас тук е ТАЗИ КАТЕГОРИЯ, която включва микросхема. Ето го "USB Interface IC". Разглеждаме и типа "Мост, USB към UART". Влизаме в тази категория и виждаме какви са микросхемите. След това проверяваме таблиците с данни, за да видим дали ни подхожда.
И така, нашият избор е PL2303TA.
Изготвяме схема, базирана на PL2303
Всяка схема трябва да започне с четене на листа с данни. Производителят на чипове е много заинтересован да купи неговия чип. В документацията той обикновено анализира възможно най-подробно как да използва микросхемата, прилага диаграми и пише тънкостите и характеристиките на изпълнението на устройството на този чип. Нека да видим какво ни съветва производителят (от документацията за чипа pl2303HXD):
ето пълна схема с трансивър (преобразувател на ниво до 9v), за да получите пълен COM порт. Тази част не ни трябва. Освен това веригата не съдържа кварц, но имаме нужда от него. Освен това може да се отбележи, че все още няма достатъчно светодиоди за сигнализиране на процеса на обмен на данни. В резултат на това, след като потърсихме различни опции за веригата на този чип (схема pl2303), намерихме най-простата схема със светодиоди и кварц - нека я вземем.
Всъщност в тази диаграма обвързването на USB порта е намалено (високочестотните филтри L1 L2 са премахнати), трансивърът е премахнат. Останалата част от схемата е същата. Допълнително ще добавим окабеляването на всички DTR сигнални пинове и т.н. - те могат да бъдат полезни. Трябва също да се отбележи, че 5v не може да се приложи към щифта за съвпадение на нивото в нашата версия на чипа, така че ще премахнем този щифт на конектора. Нека оставим самия изход за съпоставяне на нивото - изведнъж ще трябва да използвате UART на 1.8v. Така по подразбиране ще имаме джъмпер, свързващ пин 4 и 3.3v, и ще имаме 3.3v на изхода на всички UART сигнали. Това напрежение е достатъчно уверено, за да определи логическото 1 във веригата 5v, според листа с данни, всички крака на сигнала са толерантни към 5v (т.е. 5v могат безопасно да бъдат приложени към тях). Така че с тази връзка веригата ще работи с напрежение от 3.3v до 5v. Освен това ще оставим изходите 5v и 3.3v за захранване, например, на контролер за флашване. Имайте предвид, че без външен EEPROM usb портът ще даде само 100ma! Съответно, да се нахрани нещо значително няма да работи.
От гледна точка на чертане на верига, в Kicad няма специални функции. По-лесно е да не чертаете връзки с проводници, а да използвате етикети, толкова по-удобно ще бъде по-късно при проследяване на платката. Резултатът е следната схема (проектът в Kicad може да бъде изтеглен в края на статията):
Ние разработваме дъска в Kicad
Когато разработвате схема, можете веднага да разберете в каква последователност ще вървят изходите на конектора. За по-лесно е по-добре редът да съвпада с щифтовете на самия чип. Но по принцип това не е толкова важно и може бързо да се преработи по-късно.
Преди разработването на платката е необходимо да определим кои конектори ще използваме и да определим местата. Ще направим адаптерна платка, която се включва в usb порт и има ъглови PIN 2,54 мм конектори в края - това е най-често срещаният формат. Ще изведем само най-необходимите заключения към крайния конектор - просто ще отделим останалото на платката и ще го оставим като дупки за в бъдеще. Основни изходи: RX, TX, 5V, 3.3v, DTR (често се използва като нулиране на веригата на микроконтролера при мигане). Останалите изводи ще бъдат обсъдени в самия край.
И така, нека започнем да проследяваме дъската. В схемата формираме списък с вериги - Инструменти - генерираме списък с вериги. Превключете към дъската и щракнете върху бутона Tools-Netlist, за да прочетете текущия списък с мрежи. Зареждаме всички места в дъската. След това поставяме всички седалки в автоматичен режим. Получаваме такъв набор от компоненти.
На този етап е по-добре да скриете ненужната информация. Премахваме показването на слоеве Връзки, Скрит текст, Стойности, Символи.
След това започваме да поставяме основните компоненти на бъдещата платка - конектори и чип. Така че щифтовете на чипа да са разположени според връзката на конекторите. В този случай е особено важно щифтовете за USB връзка да са срещу конектора. Преместете мишката върху желания компонент - натиснете M - и го преместете малко по-надолу на празно място - оформяме бъдещата дъска. Тъй като дъската е двустранна, трябва незабавно да определим желаната страна на компонента. Най-простият вариант е да поставите всички DIP елементи (под които трябва да се пробият проходни отвори) от обратната страна, а всички smd елементи от основната страна - това ще улесни маршрутизирането на пистите. За да промените страната, използвайте бутона F. Тъй като Kicad може да подчертае връзките при преместване на елемент, много е удобно да поставите всички резистори, свързани с конекторите, наведнъж. Това ще ви позволи бързо да видите връзките при прехвърляне на чипа. И така, поставяме USB конектора, след това свързаните към него резистори на сигналните линии и след това конектора на другия край на платката:
по-нататък поставяме чипа - така че да има възможно най-малко пресичания.
След това поставяме кондензаторите по силовите вериги - те трябва да са възможно най-близо до изходите на мощността.
След това свързваме задължителните изходи с пътеки - това са usb сигнал - кварц, мощностни кондензатори. Скициране на електропроводи. Ако нещо не е удобно - тогава преместваме компонентите - прехвърляме ги.
Например капачката C3 е по-удобна за преместване надолу, за да не се прави отвор. Разбира се, това не е много добре - но в този случай пътят ще бъде много малък.
След като поставим основните елементи, поставяме останалите - като се фокусираме върху уликите на връзките и се стараем да не пресичаме пътищата.
Сега остава да се справим с конекторите и захранващите линии - те могат да бъдат начертани по втория слой. В резултат на това може да се види, че е доста трудно да се разделят светодиодите и издърпващите резистори. Те отменят другите заключения. Следователно е по-лесно да ги прехвърлите от другата страна - това ще бъде само предната и там начертайте vddio линията.
Остава да поставите щифтовете на конектора в реда на изходите на чипа. И накрая свържете всичко. На този етап дъската може да бъде направена по-компактна. Окончателният вариант, който се получи. Може и по-добре .. но вариантът е задоволителен.
Накрая остава да зададете диаметрите на отворите и дебелината на пистите - по-добре е да направите 0,3 мм. Подравнете линиите и добавете наземни полигони. Начертайте границите на дъската.
Как да използвате USB UART конвертор
За да използвате тези устройства в Windows, трябва да инсталирате драйвери. Свежи драйвери могат да бъдат получени от сайта на производителя. Ако не пасват, можете да инсталирате по-стари драйвери 1.15 - които можете да намерите в Интернет.
След инсталиране на драйверите, устройството трябва да бъде определено като COM порт.
За Windows най-много най-добрата програмаза работа с COM порта - това е терминал 1.9b (приложен към статията)
За да тестваме нашето устройство, е необходимо да свържете изходите TX - RX с кабели. В този случай ще получим режим на ехо - всичко, което ще бъде прехвърлено към порта, трябва незабавно да се върне обратно. Това може да бъде всяка скорост.
Работата с програмата е много проста - изберете порт - можете автоматично чрез бутона ReScan или ръчно. Задайте параметрите на скоростта и порта. По-нататък в прозореца виждаме всичко, което дойде през терминала, а в реда ИЗПРАЩАНЕ можете да прехвърлите всяка информация. За да прехвърлите специални знаци, трябва да използвате нотацията на формата "$1a" в шестнадесетичен формат.
За linux устройството трябва да се открие само (драйверите са включени в ядрото). Добра програма е minicom.
За разбиране на останалите сигнали на това устройство - DTR, DSR и други - тук има един много добър.
Как да сглобите устройството
Сглобяване на устройството Общи правилаописани в нашата статия.
За по-бързо сглобяване можете да закупите пълен комплект за запояване, USB UART адаптер радио комплект в нашия магазин.
Самостоятелна работа
Опитайте се да проследите сами, без да разглеждате тази статия.
Повечето блог устройства уебсайтработи с UART. И това е естествено - UART е много прост и неизискващ протокол. С него се работи лесно както от страна на микроконтролера, така и от страна на компютъра. Но има един недостатък при използването на UART. По-голямата част от микроконтролерите имат UART на борда, но с компютър ситуацията е малко по-лоша. Интерфейсът UART е естествен за COM порта (във версията RS232), но поради нарастващите изисквания към компютърните периферни устройства, COM портът започва да остарява. Това се дължи на ниската скорост, невъзможността за разширяване и т.н. В лаптопите той отдавна е изчезнал като клас портове. Има ред на стационарни компютри ...
Но не всичко е толкова лошо. Има изход! Много производители са разработили и произвеждат USB-UART конверторни чипове (мостове). Ето как работят. На компютъра е инсталиран специален драйвер, който създава виртуален COM порт в системата. За компютърните програми този порт не се различава от обикновения COM порт - те „не забелязват“ замествания. Всички съобщения към този виртуален порт се преобразуват в пакети с USB протокол. Преобразувателен чип, свързан към USB порта, получава тези съобщения и генерира UART сигнали. От популярните и достъпни микросхеми могат да се назоват FT232 и PL-2303 (а има и OTI006858 и CP2102).
Сега нека се приближим към темата на въпроса.
И така, разбрахме, че имаме нужда от USB към UART конвертор. Можете да го получите по няколко начина:
1
Купете желания чип и запояйте устройството сами. Ако сглобявате някакво устройство, ще бъде удобно, ако конверторът е интегриран в устройството. Ако потърсиш в гугъл има много схеми за такива конвертори - ецването на платката и сглобяването на конвертора няма да е проблем.
2
Купете вече завършен трансдюсер. Също не е лош вариант. На пазара има много такива устройства. В различен форм фактор, на различна цена - изберете за всеки вкус!
3
Има и друг вариант - алтернатива. Съгласен съм - може да не винаги е приемливо, но все пак ... Можете да "заемете" конвертора от друго устройство.
В тази статия предлагам да използвате кабел за мобилен телефон като USB към UART конвертор ( кабел за данни). Защо мобилен кабел? Сега ще обясня.
Преди известно време UART протоколът беше много широко използван за свързване на мобилен телефон с компютър. Причините за широкото разпространение са ясни - производителите се нуждаеха от евтин и широко разпространен канал за комуникация с компютър. Може да е COM порт или USB. По това време работата с USB беше скъпа и нерентабилна - COM спечели. Мобилните телефони излъчваха UART сигнала, а връзките на кабела за данни го преобразуваха в COM или USB порт. В днешно време електрониката е стъпила далеч напред и USB в микропроцесорите мобилни телефонистана задължително. Кабелите за съвременни телефони се заменят с конвенционални USB удължители.
И сега стигаме до най-интересната част. Появяват се нови телефони, старите конверторни връзки стават безполезни, което означава, че продавачите се стремят да се отърват от тях за всякакви пари. Цените на тези стари застояли връзки стават смешни. Така попаднах на тези кутии с дантели за такива пари, че не можах да устоя и си купих две. Сега ще разкажа какво трябва да се направи, за да се направи пълноценен USB UART конвертор от такъв кабел.
Първо, трябва да купите тази дантела.
Не всички връзки стават. Първо трябва да потърсите в Google имената на връзките, които имат конвертор. Визуално трябва да търсите шнур с кутия в средата.
Ето опаковъчната кутия и нейното съдържание. 
Комплектът включва самия кабел и диск с драйвери. Можете веднага да изхвърлите диска - има такова събиране на боклук, че е проблематично да намерите нещо, от което се нуждаете. Взимаме дантела.
Сега разгледайте по-отблизо таксатаконвертор.
В резултат на разглеждане намираме микросхема Prolific PL-2303HX.
В 90% от случаите в такива връзки за обувки ще видим тази конкретна микросхема. Причината е неговата евтиност. Освен това този чип ще бъде и в повечето USB-към-UART конвертори, които купувате в магазина. Много рядко се намира FT232, тъй като е по-скъп и не се предлага в евтини китайски връзки (освен ако не се срещне някакъв марков кабел). Ако попаднете на FT232RL, считайте се за късметлия, можете също да използвате програмиста на такъв кабел (FT232RL може да работи в режим bitbang).
Забележка! Можете да намерите клонинг на Prolific на дъската. Такава например беше във втората, от дантелите, които купих.
Платката е същата, бодикитът е същият, но кристалът явно не е Prolific (съдейки по външен видпо-евтин клонинг). Липсата на кварц е тревожна, но платката работи (подозирам, че работи от вътрешен RC генератор - това не е много добре). Във всеки случай такива микросхеми са пълен аналог (поне по отношение на краката) на Prolific.
(Посетен 42 392 пъти, 1 посещения днес)
Вече има LPT и COM портове рядкостна съвременни стационарни компютри, но няма какво да се каже за лаптопи. USB бавно, но сигурно ги замени, правейки живота по-труден за разработчиците и по-лесен за потребителите. О, колко хубаво беше веднъж да свържете микроконтролера към COM порта на компютъра, като използвате само max232 и не се притеснявате за драйвери. Още малко и ще е възможно само на индустриални компютри.
Следвайки общата тенденция, производителите на чипове започнаха да произвеждат достъпни чипове за работа с USB. Като USB-UART конвертори или микроконтролери с поддръжка на тази шина. За съжаление, последните, въпреки наличието на библиотеки, все още са трудни за научаване, така че е по-лесно за неопитен инженер да използва първата опция. И в тази статия ще разгледаме две подобни микросхеми - FT232 и CP2103 и вериги на преобразуватели, базирани на тях.
USB-UART конвертор на FT232RL
Чипът FT232RL от FTDI е заслужено популярен в инженерните среди. Той предоставя на потребителя възможност за създаване на пълноценен COM порт, има функция за управление на отделни изходи, драйвери, проста превключваща схема с минимален брой допълнителни елементи и корпус, приемлив за запояване. Също така, допълнително предимство на този чип е възможността за програмиране на неговата EEPROM памет, в която можете да промените някои параметри на USB устройства. Сред недостатъците може да се отбележи висока цена~120-150 рубли, което е съвсем сравнимо с цената на микроконтролер atmega.
Направих моята версия на USB-UART конвертора на FT232RL. Всички заключения на потребителя се разпространяват върху PLS`ku по краищата на дъската. Разстоянието между PLS е избрано така, че адаптерът да може да бъде включен в макетната платка. Изводите RXD и TXD, предназначени за свързване на UART на микроконтролера, са разделени в отделен PLS за по-лесно свързване. Също така поставих 2 светодиода на платката, за да индикирам процеса на предаване / получаване на информация от микросхемата FT232RL и джъмпери за избор на захранващо напрежение на изходите. Може да бъде пет или три волта. Взех USB конектора в мини версия, USB-B е твърде обемист. Дъската беше разстлана на един слой, с три джъмпера.
Схема на USB-UART адаптер на FT232RL
Външният вид на полученото устройство
Ако сглобите този USB-UART адаптер, не бързайте веднага да го включите в USB порта. Преди работа трябва да се уверите, че няма късо съединение между захранващия плюс, земята и клемите D +, D-. Вземете тестер и им се обадете. Ако няма късо съединение, проверете визуално другите изходи и едва след това можете да свържете адаптера.
Първият път, когато го включите, ще ви помоли да инсталирате драйвери. Те могат да бъдат изтеглени от официалния сайт на производителя - драйвер за FT232. Инсталирането на драйвери не е трудно, така че няма да говорим за това.
Когато драйверът е инсталиран, в системата ще се появи допълнителен COM порт. Това е така нареченият виртуален COM порт, но той може да се използва по същия начин като нормален. За да видите серийния му номер, трябва да влезете в диспечера на устройствата, ако имате Windows. Отидете в контролния панел, изберете система > Диспечер на устройства. В секцията "Портове (COM и LPT)" трябва да се намира нашият адаптер - "USB сериен порт (COM10)". Може да имате друг номер на порт.
За да сте сигурни, че адаптерът работи, трябва да отворите която и да е терминална програма, да изберете подходящия COM порт, да затворите щифтовете RXD и TXD с джъмпер и да изпратите произволна последователност от символи през терминала. Ако адаптерът функционира, терминалът ще получи ехо отговор и светодиодите на платката ще мигат за кратко.
За да свържете адаптера към микроконтролера, трябва да свържете RXD щифта на микроконтролера към TXD щифта на адаптера и TXD щифта на микроконтролера към RXD щифта на адаптера. Вие също трябва да свържете техните земи.
USB UART адаптер към CP2103
Чипът CP2103 от Silicon Labs е по същество аналог на FT232. Той има проста превключваща схема с минимален брой външни компоненти, позволява ви да организирате пълноценен COM порт с всичките му сигнали, има допълнителни потребителски изходи и програма за тяхната конфигурация, драйвери, малки размери и по-достъпна цена. От недостатъците си струва да се отбележи малкият и неудобен калъф за запечатване у дома. Може би това е основната причина за непопулярността на тази микросхема сред домашните майстори.
Заради интереса направих USB UART конвертор въз основа на него. Всички потребителски изводи се разпространяват върху PLS`ki по краищата на дъската. RXD и TXD са докарани до отделен конектор. Тук не беше необходим джъмпер за избор на захранващо напрежение на изходите, тъй като това напрежение не може да бъде по-голямо от 3,6 V. Избрах USB конектора в мини версия, разпръснах платката на един слой с четири джъмпера обратна страна. Не съм направил светодиоди за индикация на предаване / приемане на данни, тъй като чипът CP2103 няма изводи, предназначени за тази цел. Можете да използвате всякакви персонализирани изходи, но те трябва да бъдат конфигурирани с помощта на специален софтуер. Когато разбрах, адаптерът вече беше готов и беше твърде мързеливо да го преработя, особено след мъките с уплътнението. Единственото, което добавих от индикацията е светодиода за захранване.
Диаграма на USB-UART конвертор на CP2103
Външният вид на полученото устройство
Потрудих се малко с производството на този адаптер. Първо, има много малка празнина между краката на CP2103, трябва внимателно да направите дъската. Второ, трудно е да се споява. Ако нямах сешоар, изобщо нямаше да го направя.
Запоих го по следния начин. Калайдисах дъската с розова сплав. Топи се при 100 градуса, което избягва прегряване на платката и микросхемата. Обилно навлажнете седалката на микросхемата с поток и я поставете там. С лупа и пинсета някак си го ориентирах към седалката. След това започна да загрява микросхемата със сешоар с температура ~ 150-200 градуса. Когато спойката се разтопи, микросхемата започна да се движи и поради силите на повърхностното напрежение зае точното положение на седалката. Получи се много гладко, но адаптерът не работи. Загрях отново микросхемата и леко натиснах и размърдах пинсетите. След това микросхемата влезе в контакт с релсите на платката.
След като сглобите адаптера, трябва да се уверите, че няма късо съединение между захранващия плюс, земята и D +, D- клемите, а след това между останалите клеми. Тъй като микросхемата е много малка, сополите могат лесно да седят между щифтовете. След проверка на щифтовете, USB UART адаптерът може да бъде свързан към компютъра.
Както при предишния адаптер, при първото включване системата ще ви подкани да инсталирате драйвери. Изтеглете ги от официалния сайт на производителя - драйвер за CP2103.
Инсталираният адаптер е дефиниран в диспечера на устройствата в раздела „Портове“ като „Silicon Labs CP210X USB to UART Bridge (COM6)“. Може да имате различен номер на порт.
Изпълнението се проверява по същия начин, няма да повтарям.
Алтернативни опции за USB-UART адаптери
Алтернативни адаптери могат да бъдат направени на чипове FT230XS и CP2102. Това са съкратени и съответно по-евтини аналози на FT232 и CP2103. И двете микросхеми имат по-малък брой потребителски изходи и не съвпадат с pinout.
файлове
Връзки
Софтуер за настройка на FT232RL - FT Prog
Софтуер за персонализиране CP2103 - Customization Utility Тежи много!
Преглед на USB към UART TTL конвертор на CP2102
Защо е необходимо
Програмирайте различни arduino- и не-aduino-подобни контролери, получавайте информация на компютър от всичко, което има сериен интерфейс с TTL логика.Използвам го в моите проекти с и .
С какво се различава от други подобни устройства?
Допълнителен DTR щифт, който може да се свърже директно към входа RESET на контролери, които нямат USB на платката. След това при програмиране не е необходимо да натискате бутона RESET. За мен това е много удобно, когато контролерът е скрит в недрата на моя занаят и достъпът до бутона може да бъде много труден.
Поддръжка от производителя, съвместимост с оригинални драйвери и софтуер, за разлика от фалшивите FTDI, които имат
Допълнителни щифтове (отвори за контакти) на платката, например, позволяващи USB да бъде поставен в енергоспестяващ режим.
Интересна възможност да промените VID, PID и текста, с който се разпознава платката, да сглобите свой собствен драйвер с необходимите параметри, което е доста интересно в комерсиалните проекти. Ще говоря за това по-нататък.
Който се интересува, моля под кат
Поръчах много малки неща в Ebay за награда за преглед, включително за $ 1,79
Стоката е пътувала 54 дни. Е, вече свикнах с нашата поща, което не може да се каже за обменния курс на долара към рублата (((
Обикновена жълта чанта. Вътре има шалове в запечатани прозрачни торби. Всичко е както обикновено. 
Платката има допълнителни отвори, където можете да запоите изходите на допълнително управление на модема и да прехвърлите USB в режим SUSPENDED 
Характеристики
- Чип CP2102 от
- Скорост на обмен на данни чрез UART 300bps - 1Mbps
- Буфер за четене 576 байта, запис 640 байта
- Поддържа USB 2.0 12Mbps
- Поддръжка за режим SUSPENDED USB
- Вграден регулатор на мощност 3.3V 100mA
- EEPROM с конфигурационни параметри 1024 байта
- Поддържани ОС Windows 8/7/Vista/Server 2003/XP/2000, Windows CE, Mac OS-X/OS-9, Linux, Android
- Възможност за персонализиране на настройките на платката и драйвера за вашите проекти
- Размери на дъската 26,5 х 15,6 мм
на снимката сравнение с други USB / UART конвертори
Преди да използвате дъската, трябва да инсталирате
За свързване към контролера са необходими 5 проводника:
GND-GMD
VCC - V5.0 (V3.3) в зависимост от използваната платка
TX-RX
RX - TX
RESET контролер - DTE
Сега контролерът може да бъде програмиран без натискане на бутона RESET.
Платката се разпознава в системата като
Silicon Labs CP210X USB към UART мост (COM35) 
Понякога при комерсиални проекти е необходимо устройството да има собствено търговско име при програмиране. Чипът CP2102 и платката върху него предоставят големи възможности за това
Първо изтеглете и стартирайте "> (също трябваше да изтегля Java Runtime, за да стартирам помощната програма)
Сега можете да промените следните настройки:
- ID на доставчика (VID). ID на производителя. Стойността по подразбиране е 10C4 (шестнадесетичен). В този случай принадлежи на SiLabs.
- ID на продукта (PID). Идентификация на продукта. Стойността по подразбиране е EA60 (шестнадесетичен). В този случай се отнася за всички мостове CP210x. д
- Максимална сила. Максимален токконсумация, поискана от моста на USB шината. Стойността по подразбиране е 32 (шестнадесетичен). Максимална стойност 500mA
- атрибути за използване на мощност. Диета. Захранван от шина (захранван от USB шина) или със самостоятелно захранване (захранван от външен източник).
- версия за освобождаване. Номер на изданието. Стойността по подразбиране е 1.0. Полетата могат да приемат стойности 1-99 в цели и дробни части.
- сериен номер. Сериен номер. Стойността по подразбиране е "0001" (текстов формат). Полето може да приема произволна текстова стойност с дължина до 64 знака. Необходимо е за свързване на няколко устройства към компютър
- продуктов низ. Полето може да приеме произволна текстова стойност с дължина до 126 знака. Този идентификатор се показва в операционна системапри свързване на моста CP210x към компютъра за първи път и помага на потребителя да избере подходящия драйвер.
- Персонализирано заключване на данни. Защита на данните за конфигурацията.
При промяна на VID и PID е необходимо задължително повторно изграждане на драйверите, тъй като стандартният драйвер е конфигуриран за VID и PID Silicon Labs
И след прост диалог на съветника, получаваме комплект за разпространение на драйвери с необходимия набор от VID и PID и желаното име в системата 
Резултат
Тази платка е един от най-евтините USB/UART конвертори, който не използва фалшиви чипове.Има DTR щифт, който ви позволява автоматично да изпратите RESET за изтегляне на софтуер към контролера
Позволява ви да персонализирате VID, PID и драйвери за вашите проекти
Препоръчвам да купите
