Стандартным интерфейсом большинства современных микроконтроллеров является UART. В переводе - универсальный асинхронный приемопередатчик.

 

У компьютеров прошлых лет всегда был, как минимум, один последовательный интерфейс RS232. По-другому он назывался COM, коммуникационный порт. Подключение микроконтроллеров к компьютерам (подключение UART к COM) , было простой задачей. Требовалось только преобразовать уровни сигналов COM (-10 В, + 10 В) к уровням UART (0 В, 5 В).

Со временем, архаичный COM был почти полностью вытеснен интерфейсами USB. Возникла проблема подключения микроконтроллеров с UART к компьютерам с USB портами. Для решения этой задачи многие фирмы производят специальные интерфейсные микросхемы -  мосты USB-UART.

Я предпочитаю использовать в своих разработках мост USB-UART PL2303 производства Prolific Technology Inc, Тайвань. Работает надежно, не виснет, не высокая цена.

 

В поисковых запросах микросхему PL2303 называют:

• PL2303 USB – UART  Правильное название по функциональному назначению. В переводе означает универсальный асинхронный приемопередатчик.
• PL2303 USB – TTL  Подчеркивается, что выходные сигналы имеют логические уровни TTL (0…5 В).
• PL2303 USB – RS232  Не совсем корректное название. RS232 это интерфейс с логикой работы UART, но с уровнями сигналов  -10 … +10 В.
• PL2303 USB – COM  Коммуникационный интерфейс. Так называется RS232 на персональных компьютерах.

Микросхема PL2303 производства Prolific Technology  представляет собой  преобразователь интерфейса USB в UART с логическими уровнями ТТЛ, КМОП (0...+5 В). Применяется для подключения устройств с последовательными интерфейсами UART, RS232,COM к  портам USB.

С использованием этой микросхемы были разработаны  модули PL2303 USB UART Board.

С помощью модулей очень просто реализовать подключение устройства к USB порту. Стандартным кабелем  модуль PL2303 подключается к компьютеру. А к четырех контактному штыревому разъему модуля подсоединяется UART устройство. С этого же разъема можно взять питание для своего устройства.

На компьютер устанавливается драйвер PL2303. Теперь при каждом подключении модуля к компьютеру в системе будет появляться виртуальный COM порт.

Любая программа, для управления устройством через стандартный COM порт, может работать с этим портом, не подозревая, что он виртуальный.  Т.е. в системе появляется дополнительный COM порт, физически расположенный вне компьютера.

Через модули PL2303 я также подключаю свои устройства к планшетам и телефонам с операционной системой Андроид. В отличии от персональных компьютеров,  в этих устройствах COM портов не бывает в принципе.

Я не думаю, что имеет смысл рассказывать о микросхеме PL2303, приводить распиновку, схемы с ней. Модуль настолько удобен, что большая часть разработчиков использует именно его, а не отдельные микросхемы. К тому же он конструктивно хорошо  интегрируется в кабель связи.

Я откусываю разъем, припаиваю провода к модулю и надеваю на него толстую термоусадку. Смотрится вполне прилично.

Через красную термоусадку хорошо просвечивают светодиоды. Кстати, на модуле 3 светодиода. Они показывают:

• наличие питания,
• сигнал TxD,
• сигнал RxD.

Очень удобно, всегда видно состояние выходов.

На разъеме модуля четыре контакта.

Название сигнала	Направление	Назначение
VCCIO	выход	Питание +3,3 или +5 В, ток до 150 мА
GND		Общий
TxD ←	выход	Передача данных
RxD →	вход	Прием данных

На выходных контактах модуля нет сигналов DTR, RTS, DSR, DCD, CTS. В большинстве разработок можно обойтись без них. Некоторые припаивают провода для этих сигналов к выводам микросхемы на модуле. На микросхеме PL2303 эти сигналы есть.

 

Модуль работает в двух режимах питания с напряжениями 5  и 3,3 В. Режим выбирается перемычкой на плате.

Характеристики для обоих режимов.

Параметр	Режим питания UART
	3, 3 В	5 В
Потребляемый ток, мА	не более 10
Входное напряжение лог. 0 (низкий уровень), В	не более 0,8	не более 1,25
Входное напряжение лог. 1 (высокий уровень), В	не менее 2,0	не менее 3,5
Выходное напряжение лог. 0 (низкий уровень), В	не более 0,4	не более 0,6
Выходное напряжение лог. 1 (высокий уровень), В	не менее 2,4	не менее 3,5
Нагрузочная способность выходов, мА	4
Входной ток утечки, мкА	± 1
Входная емкость, пкФ	не более 3
Диапазон рабочих температур	- 40 ... + 85 С°
Потребляемый от модуля ток (выход VCCIO), мА	не более 150

Я привел самые важные, по моему мнению, технические характеристики. Более подробную информацию можно получить на официальном сайте Prolific Technology Inc.

Модуль поддерживает скорость обмена UART до 6 000 000 битов в сек, но стандартный COM имеет максимальную скорость 115 200. Как правило все программы допускают только такую предельную скорость.

У микросхемы есть сигналы подключения внешней памяти EEPROM для хранения идентификаторов устройства. Но в модуле такая возможность отсутствует.

Таким образом, подключение любого устройства с последовательным интерфейсом UART, RS232, COM к USB портам персонального компьютера сводится к изготовлению кабеля и установке драйвера на компьютер.

 

Один из моих кабелей выглядит так.

Таким способом могут подключаться даже устройства, разработанные в то время, когда интерфейс USB еще не существовал. При этом не меняется ни само устройство, ни программное обеспечение для него.

Где купить модуль PL2303?

У меня однозначное мнение – в этом интернет магазине. Не потому, что это моя партнерская программа. Просто таких цен я не видел нигде.

В августе 2016 года:

• Модуль PL2303 USB-UART стоит 80 руб.!
• Мост USB-UART на микросхеме CH340 по цене 90 руб.!
• Цена модулей на микросхеме CP2102 180 руб!
• Есть вариант преобразователя USB-UART PL2303 встроенного в кабель. Цена 170 руб.!

Как установить драйвер для PL2303 USB под Windows 7 и где его взять.