4.10. USB转SPI/IIC/UART/MEM/EPP/TTL多功能适配器#
4.10.1. 一、产品简介#
4.10.1.1. 1.1 性能与技术指标#
● 全速 USB 设备接口，兼容 USB V2.0;
● USB 总线供电，无需外部电源;
● 支持 5V 电源电压或 3.3V 电源电压输出;
● 支持 3.3V TTL、5V TTL 电平输出；
● 支持异步串口(UART 方式)：
Ø 仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 增加额外串口
Ø 计算机端 Windows 操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改
Ø 硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps～2Mbps
Ø 支持 5、6、7 或者 8 个数据位，支持奇校验、偶校验、空白、标志以及无校验
Ø 支持串口发送使能、串口接收就绪等传输速率控制信号和 MODEM 联络信号
Ø 通过外加电平转换模块，提供 RS232、RS485、RS422 等接口
Ø 支持以标准的串口通讯方式间接地访问 CH341 外挂的串行 EEPROM 存储器
● 支持打印并口扩展：
Ø 标准 USB 打印口，用于升级原并口打印机，兼容相关的 USB 规范
Ø 兼容 Windows 操作系统，在 Windows 2000 和 XP 下无需驱动程序， 应用程序完全兼容
Ø 支持各种标准的并口打印机，可选低速打印方式和高速打印方式
Ø 支持 IEEE-1284 规范的双向通讯
● 支持并口扩展：
Ø 提供两种接口方式：EPP 方式和 MEM 方式
Ø EPP 方式提供 AS#、DS#、WR#等信号，类似于 EPP V1.7 或 EPP V1.9
Ø MEM 方式提供 A0、RD#、WR#等信号，类似于存储器读写方式
● 支持同步串口（I2C/SPI 方式）：
Ø 采用 FlexWireTM 技术，通过软件能够实现灵活多样的 2 线到 5 线的同步串口
Ø 作为 Host/Master 主机端，支持 2 线和 4 线等常用的同步串行接口
Ø 2 线接口提供 SCL 和 SDA 两个信号线，支持 4 种传输速度
● 支 持 WINDOWS 98/ME/2000/XP/Server 2000/VISTA/Server 2008/Win7 32 位/64 位，通过微软数字签名认证
● 外形尺寸：75 x 33 x 13mm
● PCB 尺寸：55 x 33 x 1.6mm
● 工作温度： -40°C - +85°C
4.10.1.2. 1.2 典型应用#
● I2C 总线测试， I2C 接口的元器件寄存器读写，EEPROM 存储数据读写
● SPI 总线测试，SPI 接口 FLASH 芯片读写, 单片机程序下载
● 串口程序调试，单片机下载，STC ISP 下载
4.10.1.3. 1.3 通信协议转换#
● USB 与 I2C 总线接口协议转换；
● USB 与 SPI 总线接口协议转换；
● USB与 UART 串口通信协议转换；
4.10.1.4. 1.4 产品清单#
● USB 转 I2C/UART/SPI 适配器主板
4.10.2. 二、外形与接口描述#
4.10.2.1. 2.1 产品外形#
4.10.2.2. 2.2 适配器对外接口定义#
本适配器为多功能合一产品, 涉及接口有 SPI 接口, I2C 接口, UART 接口, I2C 与UART 接口，异步串口预留接口，打印并口等。
4.10.2.2.1. 2.2.1 SPI 接口（XH2.54MM 直插针）#
引脚名称 |
IO 类型 |
描述 |
|---|---|---|
MISO |
I |
SPI 主机数据输入，接从设备的数据输出 |
MOSI |
O |
SPI 主机数据输出，接从设备的数据输入 |
SCK |
O |
SPI 主机时钟输出，最大支持 2MHz |
CS2 |
O |
SPI 片 选 2 |
CS1 |
O |
SPI 片选 1 |
CS0 |
O |
SPI 片选 0 |
VDD |
P |
电源输出，电压可为 3.3V 或者 5V 或者无 |
GND |
P |
信号地 |
4.10.2.2.2. 2.2.2 I2C 接口（PH2.25MM 排针）#
引脚名称 |
IO 类型 |
描述 |
|---|---|---|
SDA |
I/O |
I2C 总线数据线 |
SCL |
O |
I2C 总线时钟输出，支持多种速率 |
GND |
P |
信号地 |
VDD |
P |
电源输出，电压可为 3.3V 或者 5V 或者无 |
4.10.2.2.3. 2.2.3 UART 接口（PH2.25排针 ）#
引脚名称 |
IO 类型 |
描述 |
|---|---|---|
RXD |
I |
异步串口（UART）接收端，连接目标设备发送端 |
TXD |
O |
异步串口（UART）发送端，连接目标设备接收端 |
GND |
P |
信号地 |
VDD |
P |
电源输出，电压可为 3.3V 或者 5V 或者无 |
4.10.2.2.3.1. 2.2.4 I2C 与UART 接口（XH2.5MM 弯插针）#
引脚名称 |
IO 类型 |
描述 |
|---|---|---|
SCL |
O |
I2C 总线时钟输出，支持多种速率 |
SDA |
I/O |
I2C 总线数据线 |
GND |
P |
信号地 |
VDD |
P |
电源输出，电压可为 3.3V 或者 5V 或者无 |
TNOW |
O |
串口发送指示，高电平有效 |
RTS |
O |
MODEM 联络输出信号，请求发送，低有效 |
CTS |
I |
MODEM 联络输入信号，清除发送，低有效 |
RXD |
I |
异步串口（UART）接收端，连接目标设备发送端 |
TXD |
O |
异步串口（UART）发送端，连接目标设备接收端 |
GND |
P |
信号地 |
VDD |
P |
电源输出，电压可为 3.3V 或者 5V 或者无 |
4.10.2.2.4. 2.2.5 异步串口预留接口#
异步串口即 UART 的全信号预留接口位于适配器主板正面中间位置，共 20 个插孔，可以安装双排 2.54MM 间距的插针或者 DC3-20P 简易牛角座。
引脚序号 |
引脚名称 |
IO 类型 |
描述 |
|---|---|---|---|
1 |
RXD |
I |
串行数据输入，内置上拉电阻 |
2 |
TXD |
O |
串行数据输出 |
3 |
INT |
I |
自定义中断请求，上升沿有效，内置上拉电阻 |
4 |
IN3 |
I |
自定义通用输入信号，建议悬空不用 |
5 |
TEN |
I |
串口发送使能，低电平有效，内置上拉电阻 |
6 |
IN7 |
I |
自定义通用输入信号，建议悬空不用 |
7 |
TNOW |
O |
串口发送正在进行的状态指示，高电平有效 |
8 |
ROV |
TRI_O |
三态输出,口接收缓冲区溢出，低电平有效 |
9 |
GND |
P |
信号地 |
10 |
RDY |
O |
串口接收就绪，低电平有效 |
11 |
D7 |
TRI_O |
SLP#三态输出, 睡眠状态输出信号，低电平有效 |
12 |
RTS |
TRI_O |
三态输出,MODEM 联络输出信号，请求发送，低有效 |
13 |
DTR |
TRI_O |
三态输出, MODEM 联络输出信号，数据终端就绪，低有效 |
14 |
OUT |
TRI_O |
三态输出, 自定义通用输出信号，低电平有效 |
15 |
DCD |
I |
MODEM 联络输入信号，载波检测，低有效 |
16 |
RI |
I |
MODEM 联络输入信号，振铃指示，低有效 |
17 |
DSR |
I |
MODEM 联络输入信号，数据装置就绪，低有效 |
18 |
CTS |
I |
MODEM 联络输入信号，清除发送，低有效 |
19 |
VCC |
P |
电源，电压与芯片电压一致 |
20 |
PWR |
P |
电源，电压可选与 VCC 或者 VDD 一致 |
4.10.2.3. 2.3 功能切换开关#
适配器用哪种功能由适配器的 USB 转换芯片上电初始化状态决定，初始化过程完成芯片的功能配置，功能切换需要给适配器重新上电（重新插拔）。
4.10.2.3.1. 2.3.1 I2C/SPI 与 UART 功能配置#
适配器功能切换跳线位于 USB 接口旁，通过调整跳线冒的位置来实现常用功能之间的切换。
I2C 与 SPI 功能的配置相同，为
；UART 串口功能配置为
。
4.10.2.3.2. 2.3.2 MEM/EPP 等其他功能配置#
适配器可以直接通过 SCL 和 SDA 引脚的连接组合来配置芯片的功能。
SCL 和 SDA 的引脚状态 |
功能 |
默认的产品 ID |
|---|---|---|
SDA 悬空，SCL 悬空 |
USB 转异步串口，仿真计算机串口 |
5523H |
SDA 接低电平，SCL 悬空 |
USB 转 EPP/MEM 并口及同步串口 |
5512H |
SDA 与 SCL 直接相连 |
转换并口打印机到标准 USB 打印机 |
5584H |
注：在不适用 I2C 功能时，务必与目标机断开 I2C 连接，否则可能影响芯片其他功能的配置。
4.10.2.4. 2.4 I/O 电平选择#
适配器的 USB 芯片支持 3.3V 和 5V 的工作电压，因此，适配器的输出接口 IO 信号 TTL 电平可以通过调整芯片的工作电压来切换 3.3V TTL 和 5V TTL。
4.10.2.4.1. 2.4.1 3.3V I/O 电平选择#
3.3V TTL IO 电平通过调整芯片右侧 Level Select 跳线帽位于 3.3V 一侧来实现，如下图所示：
4.10.2.4.2. 2.4.2 5V I/O 电平选择#
5V TTL IO 电平通过将芯片右侧 Level Select 跳线帽置于 5V 一侧来实现，如下图所示：
4.10.2.5. 2.5 对外接口电源电压选择#
适配器可以对外提供与 IO 信号电平一致的电源电压，或者与 IO 信号电平无关的 5V 电源电压，也可以不对外提供电源输出。该功能可以通过调整位于两个白色座子中间的 PWR-SEL 跳线来实现。
4.10.2.5.1. 2.5.1 5V 供电电压#
将 PWR-SEL 红色跳线帽置于 5V 侧，则适配器输出接口 VDD 的电压为5V，与芯片当前工作电压无关。配置如下图所示：
4.10.2.5.2. 2.5.2 3.3V 供电电压#
将 PWR-SEL 红色跳线帽置于 VCC 侧，则适配器输出接口 VDD 的电压与芯片当前工作电压保持一致。配置如下图所示：
若要 3.3V 电源电压输出，则芯片工作电压必须设置为 3.3V。
4.10.2.6. 2.6 指示灯#
指示灯位于 SPI 接口两侧，在给适配器上电后，会有短暂的配置时间，待 USB 芯片完成功能配置后，不同功能指示灯会有不同的状态，由此可以判断 USB 芯片的功能配置是否成功，以及 USB 芯片的工作状态。
4.10.2.6.1. 2.6.1 I2C/SPI 功能指示灯状态#
适配器在配置为 I2C 和SPI 功能时，指示灯状态相同，红色指示灯 TNOW常亮，绿色指示灯 RDY 。
4.10.2.6.2. 2.6.2 UART 功能指示灯状态#
适配器在配置为UART 串口功能时，红色指示灯灭，绿色指示灯 RDY 亮。在串口有数据传送时 TNOW 指示灯闪烁。
4.10.3. 三、上位机应用软件#
4.10.3.1. 3.1 驱动程序的安装#
适配器的驱动程序有两个： 并口驱动和串口驱动。在使用不同功能的时候适配会自动调用合适的驱动，不会产生冲突。所以，无论用什么功能，推荐两种驱动都安装。
4.10.3.1.1. 3.1.1 并口驱动程序安装#
打开资料包，找到存放驱动的文件夹，鼠标双击 CH341PAR.EXE 开始并口
|
驱动的安装：
点击安装，等待几秒钟，弹出“驱动预安装成功！”窗口，点击 OK 完成安装。
4.10.3.1.2. 3.1.2 串口驱动程序安装#
打开资料包，找到存放驱动的文件夹，鼠标双击 CH341SER.EXE 开始串口驱动的安装：
|
点击安装，等待几秒钟，弹出“驱动预安装成功！”窗口，点击 OK 完成安装。
|
4.10.3.2. 3.2 I2C 应用软件#
4.10.3.2.1. 3.2.1 USB2I2C 上位机软件#
软件有两个子页面，I2C 接口和 EEPROM 读写接口，界面如下：
I2C 接口界面
EEPROM 读写界面
4.10.3.2.1.1. 3.2.1.1 I2C 接口#
本软件以流模式读写兼容 I2C 的两线同步串口，调用的是驱动接口中 API USB IO_Stream I2C 函数，详细描述如下：
写入数据
长度（<400H）: 数据缓冲区中待写出的数据字节数，16 进制表示，字节数小于 400H。
数据 ： 待写入数据缓冲区， 所有数字以 16 进制表示，第一个字节为 I2C 从设备地址，例如： A0000102030405060708
A0 为从设备的 I2C 地址，00 为写入起始位置地址，后面 01~08 为依次写入的数据。
读取数据
长度（<400H）: 准备读取的数据字节数，16 进制表示，字节数小于 400H。
数据 ： 读出的数据缓冲区， 所有数字以 16 进制表示。例子：读写 24C02 EERPOM
从 00 位置开始读取从设备 A0 中的数据：
从 A0的 00 位置开始写入 01~08 数据
|
从 A0的 00 位置读出刚才写入的数据。
4.10.3.2.1.2. 3 2.1.2 EEPROM 读写#
|
EEPROM 读写是调用驱动库中 EEPROM 专用 API 函数来实现的：
例子：从 24C02 的 址8 开始写入 16 字节数据，如下：
|
读出刚才写入的数据，只需填写数据单元起始地址为 8，长度为 F（十六进制），点 Read，结果如下：
|
本软件提供源码，位于软件目录 Resource 下，供二次开发 I2C 上位机软件参考。
4.10.3.2.2. 3.2.2 USB2IIC&SPI 上位机软件（I2C 部分）#
本软件主要以演示 I2C 和 SPI 功能为主，具有丰富菜单界面，存放于USB2IIC&SPI_EXE 文件夹。I2C 接口菜单如下：
I2C 协 议 测 试 界 面 如 下 ， 软 件 调 用 的 驱 动 库 函 数 API 为USBIO_StreamI2C, 读写原理跟 USB2I2C 软件一样，只是界面不同。
|
地址下的 0x 只是数据头，表示数据格式为 16 进制，读写数据缓冲区从0 开始，双击缓冲区内位置，在状态显示框的值后面输入要写入的数据。
注意： 写入数据长度及读取数据长度为十进制格式，这点与 USB2I2C不一样。
I2C 协议通信界面如下，操作方式与协议测试页面相同。
本软件的详细操作例子请参考《USB2IIC&SPI 使用说明书》。
本软件提供附带 SDK 源码，位于文件夹 USB2IIC&SPI_SDK 下。
4.10.3.3. 3.3 SPI 应用软件#
SPI 工作模式参见下表：
|
适配器 SPI 接口默认工作与SPI Mode0, 时钟固定为 2MHz，时序图如下图所示：
|
4.10.3.3.1. 3.3.1 USB2SPI 上位机软件#
软件调用驱动库中 USBIO_StreamSPI4 接口库 API 函数以流模式读写兼容 SPI 的 4 线制同步串口，界面如下，
|
数据字节数（16 进制表示）小于 40H，写出与读入数据共用一个缓冲区。
本软件选择 CS0 作为片选信号。
本软件提供源码，位于软件目录 Resource 下，供二次开发 I2C 上位机软件参考。
|
例子： 读写X5045
读 X5045 的状态寄存器，命令码为：05（Hex），00（Hex，实际上这个字节可以任意填充，只是为了产生必要的 SCK
2 为准备读写的字节长度，0500 为准备从时钟）。MOSI 写出的数据，点击Read/Write 按钮后，得到从 MISO 返回的数据，如下图：
4.10.3.3.2. 3.3.2 USB IIC&SPI 上位机软件（SPI 部分）#
USB2IIC&SPI 软件 SPI 接口菜单如下：
SPI 协议测试界面如下，这部分调用的驱动库函数 API 为USBIO_StreamSPI4,读写原理跟 USB2SPI 软件一样，只是界面不同。
地址 0x 是数据头，表示数据格式为十六进制 读写数据缓冲区从 0 开始，
双击缓冲区内位置，在状态显示框的值后面输入要写入的数据。
注意： 写入数据长度及读取数据长度为十进制格式，这点与 USB2SPI不一样。
SPI 协议通信界面如下，操作方式与协议测试页面相同。
本软件的详细操作例子请参考《USB2IIC&SPI 使用说明书》。
本软件提供附带 SDK 源码，位于文件夹 USB2IIC&SPI_SDK 下。
4.10.3.4. 3.4 UART 串口软件#
适配器支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据包括 1 个低电平起始位、 5 到 9 个数据位、 1 或 2 个高电平停止位，支持奇校验/偶校验/标志校验/空白校验。支持常用通讯波特率：50、75、100、110、134.5、150、300、600、900、1200、1800、2400、3600、4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、460800、921600、1500000、2000000 等。串口发送信号的波特率误差小于 0.3％，串口接收信号的允许波特率误差不小于 2％。在计算机端的 Windows 操作系统下，适配器的驱动程序能够仿真标准串口，所以绝大部分原串口应用程序完全兼容，通常不需要作任何修改。本适配器资料包内搜集了多款常用的串口软件，一般置于 USB2UART 文件夹内。
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