经验影响CH340/CH341USB转串口芯片工作稳定性的几大因素及解决办法

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芯片型号与功能划分

芯片功能芯片型号USB转串口

CH340C/N/K/E/B/G/T

CH341F/B/C/T/A

USB转打印口

CH340H/S

CH341F/B/A

USB转I2CCH341F/B/C/T/AUSB转SPICH341F/B/A/HUSB转并口/GPIOCH341F/B/A

芯片供电注意事项

CH340/CH341等USB芯片都支持5V和3.3V电源电压,5V供电时芯片V3引脚需要接一个104电容到地,3.3V供电时需要注意以下几点:

★与USB芯片相连接的所有电路的电源电压都必须不高于3.3V。

★USB芯片的VCC引脚与V3引脚必须短接,必须同时输入3.3V电源电压。

★如果使用ESD保护器件/瞬变电压抑制器件,那么其正电压应该是3.3V。

芯片电平匹配问题

CH340/CH341芯片支持5V与3.3V供电,转换的接口为TTL电平,输出高电平与供电电压保持一致。因此在实际使用的时候,和相连的对端设备间要注意电压匹配的问题。

★与芯片相连的IO引脚电压不得超过芯片供电电压,否则可能会损坏芯片;

★在5V供电模式下,兼容3.3V系统,可以直接与5V或3.3V系统连接,与1.8V系统连接时需要外加电平转换电路;

★在3.3V供电模式下,可以与3.3V系统连接,与1.8V系统连接时需要外加电平转换电路;

★降压电路可以使用简单的电阻分压法,如串联1.6K与3.3K电阻可以得到接近3.3V电压;升压电路可以参考boost升压电路原理进行搭建;当然除了上面的方法,也可以直接采用升降压芯片;

防止电流倒灌问题

在串口应用中,当CH340/CH341与其他IC譬如MCU等芯片相互连接时,若有一方不需要供电工作时,要注意电流倒灌导致未供电的芯片开始工作或工作异常的情况,或者是通过串口下载程序时,MCU需要复位以实现下载时,发现复位不成功,原因可能相同。解决办法:可在CH340/CH341芯片的发送引脚TXD上接一个反向二极管,然后再连接到对端IC。在接收引脚上加一个限流电阻来防止对端IC对CH340/CH341倒灌电。

晶体以及电容的选用

对于CH340/CH341系列需要外接晶振的芯片,在选用晶振时如果选择12MHz的石英晶体,那么旁路电容一般选择33pF的独石或高频瓷片电容。如果选用的低成本陶瓷晶体,那么旁路电路的容量必须用该晶体厂家的推荐值,一般情况下是47pF。对起振困难或者起振不稳定的晶体可以适当调整旁路电容值进行测试。

芯片CH340的V3引脚作用

V3的引脚除了在不同电压供电模式下接法不同,对于电容数值选用也是需要注意的。V3引脚的电容用于内部电源节点退耦,来改善USB传输过程中的EMI,通常容量在4700pF到0.1uF范围,建议容量为0.1uF,即104电容。

如何提高工作稳定性和抗干扰能力

USB信号属于模拟信号,所以在CH340/CH341等USB芯片内部包含数字电路和一些模拟电路,另外,USB芯片中还包含时钟震荡及PLL倍频电路,电路的公共地端在芯片内部已经连接在一起并连接到芯片的GND引脚。

如果USB芯片有时工作不正常、或者USB数据传输随机性失败、或者抗干扰能力差,那么就应该考虑USB芯片是否稳定工作。影响USB芯片工作稳定性的几大因素及解决办法如下:

1.时钟信号不稳定

时钟信号不稳定通常是PCB布线中GND走线不佳。参考下图,该图适用于USB类芯片,图中有6个接地点,分别是A、B、C、D、E、F,设计电路及PCB时应该尽量避免这6个GND点之间存在电压差(主要是指数字电路中的高频毛刺电压,也就是数字噪声)。

★尽量缩短这6个点之间的距离;

★类似模拟电路设计中的单点接地;

★大面积GND铺铜及GND多点过孔VIA降低高频信号阻抗。图中最关键的是E点、F点与D点之间不能存在高频毛刺电压差,可以用示波器探头接D点测量时钟输入端XI引脚的12MHz时钟波形是否有抖动。

2.时钟信号受干扰

★PCB设计时尽量不在晶体及震荡电容附近走线,尤其是不要走继电器、电动机等带有瞬时冲击电流的电源线和强信号线、时钟信号线、频率较高的开关信号线等;

★使晶振、外部电容与IC之间的信号线尽可能保持最短;

★在晶体及震荡电容周边布置GND铺铜屏蔽干扰;

★将晶体外壳接地(任何需要晶体工作的电路都可以这样设计);

★使用有源晶振等。

3.USB信号受干扰

★USB信号线D+与D-尽量对称平行布线,保证两根差分线紧耦合,避免90度走线,弧形或45度走线均可;

★在元件布局时,尽量使差分线路最短,布线优先绘制差分线,一对差分线上尽量不要超过两对过孔,且过孔需对称放置;

★最好在两侧布置GND铺铜,减少干扰,在空间允许情况下,其他信号网络及地离差分线的间距至少20mil,距离过近会对差分线阻抗产生影响;

★可以在USB信号线D+和D-上串接共模电感以抑制EMI;

★USB外壳地串接一个100K到1M级的电阻到地,同时电阻上并联一个0.01uF电容;

★使用符合USB规范的带屏蔽层的传输线,不能使用普通排线或者非USB线缆。

除以上几种原因与解决方法外,还可以通过使用屏蔽罩在复杂应用环境中减小EMI干扰。

接入主机无反应或者出现无法识别的USB设备

★首先需要检查芯片供电是否正常,3.3V和5V供电注意事项参考上面说明;

★查看芯片是否为内置晶振版本,若为外置晶振版本,用示波器测量晶振是否起振,晶振与旁路电容参数是否匹配;

★检查电路原理图设计是否正确无误且满足规范;

★检查使用的线缆是否符合USB规范,线缆是否过长以及有无屏蔽层;

★检查电路板是否存在焊接问题,导致局部电路短路;

Windows设备管理器出现感叹号设备

设备管理器出现感叹号设备说明硬件已经被系统枚举到了,但是驱动未安装或者驱动不匹配,此时需要做以下操作:

★如果使用新驱动后问题仍然无法解决,那么查看系统驱动安装日志查看具体报错原因。日志系统路径为:C:\Windows\inf\setupapi.dev.log。打开日志,查找CH341字样可以看到失败原因,之后再进行对应问题的解决;

不同系统下面如何使用和判断设备是否正常工作

在不同的系统环境下要分别使用相应的芯片驱动,所有驱动可以从沁恒官网搜索下载到。

★Linux系统下面使用首先需要确保系统中没有老驱动存在,系统的默认驱动目录为:/lib/modules/$(uname-r)/kernel/drivers,老驱动完整路径为/lib/modules/$(uname-r)/kernel/drivers/usb/serial/ch341.ko。如果存在该文件,那么需要手动删除。之后编译下载的Linux驱动源码,将生成的新驱动文件ch34x.ko拷贝到原驱动路径下,然后执行depmod重启即可。插入设备后,可以通过dmesg查看设备是否枚举成功,以及驱动加载是否正常,成功会在/dev路径下产生ttyUSB开头的设备文件。

★Android系统下直接使用免驱APP就可以了,官网提供了芯片操作库以及demo工程源码方便二次开发,设备连接Android设备时,要使用OTG线并确保Android系统的host权限已经打开;

★MacOS下使用时首先要从官网下载最新芯片驱动,在系统上双击安装。当设备插入后,如果在系统/dev路径下产生/dev/tty.wchusbserial关键字说明设备正常工作;

Windows系统下如何确定COM口为CH340/CH341设备

★使用CH341PT.DLL动态库,应用程序可以直接调用DLL中相应的API识别CH340/CH341串口,识别速度快,效率高。注意,CH341PT.DLL在INF中定义为可选安装,默认是安装的;

串口通讯乱码

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CH340B是沁恒推出的一个USB转UART芯片,随着个人电脑升级发展,现在的计算机基本都不再提供RS232接口取而代之的是USB接口,但在工业控制、医疗仪器,等一些行业设备中对外的接口还是RS232,很多行业为了产品快速迭代支持USB接口。

本文是关于如何将沁恒通用接口芯片CH372(或者CH375)用于原CH371演示板的说明。有些用户已经购买CH371+CH451的演示板(评估板),如果打算在该演示板上试用CH372或者CH375,那么可以外加一块CH375到CH371的转换板来实现。

CH343P是USB转高速异步串口芯片,芯片提供了常用的MODEM联络信号,可以方便为计算机扩展异步串口,在实际的使用中我们除了扩展计算机的串口功能,在工业上我们还会用到485总线,下面介绍一下CH343P与RS485总线芯片的连接。

作者开发低功耗便携式产品,在前期的开发验证过程中需要用到串口输出调试信息,沁恒科技推出的一款USB转串口芯片CH340N采用SOP-8的封装形式尺寸小,而且成本低满足设计要求。

型号-CH9111L,CH9111

型号-CH340K,CH340N,CH340E,CH340T,CH340C,CH340,CH340B,CH340R,CH340X,CH340G

型号-PL2303系列,FT232R,PL2303GL,CH9103M,CH343G,CH9143,FT230XQ,CH9102,CH9101,CP210X系列,CY7C65213,CH343K,FT230XS,CH347,CY7C65213系列,FT232RQ,CP2105,CP2104,CH9326,CP2109,CH341T,CP2102N-GQFN24,CP2102N-GQFN28,CH9104L,CH9342G,PL2303GC,CH9101系列,XR21B1422,CH342F,CH342K,CP2102,CH342,CP2101,CH344Q,CH340K,CH9101Y,PL2303HXD,CP210X,CH340N,CH9101N,CH340T,PL2303,CY7C65213(A),CH9101R,XR21V1414,CH9101U,CH9101H,CH341B,CH341A,CH341F,FT230X,FT232RL,CH343P,CH347T,CH9102X,CH9103,CH9340K,CH9340C,CH9344L,CH9102系列,CH340E,CH348L,CH340C,CH340B,CH348Q,CH344L,CH340G,CH9102F

描述-南京沁恒微电子股份有限公司专注于连接技术和微处理器内核研究,是一家基于自研专业接口IP、微处理器内核IP构建芯片的集成电路设计企业。公司致力于为客户提供万物互联、上下互通的芯片及解决方案,主要产品包括USB/蓝牙/以太网接口芯片和连接型/互联型/无线型MCU,产品侧重于连接联网和控制。

型号-CH340K,CH340N,CH340E,CH340C,CH340,CH340B,CH340R

型号-CH340K,CH340N,CH340E,CH340T,CH340C,CH340,CH340B,CH340R,CH340G

型号-CH341B,CH341A,CH341F,CH341,CH341T,CH341C,CH341H

型号-CH34X,CH9103,CH9143,CH341,CH9102,CH340,CH9101,CH343,CH342,CH344

智能电表可以实时采集用户使用的用电量信息,通过无线模块将数据传输给云端服务器供用户随时查询。电表的通讯部分除了使用无线模块将数据传输到云端服务器,还有使用串口接收供电公司的计算机指令,目的是能够控制任意电表的用电关断与数据传输。由于计算机上的串口资源有限,且只能对应单一的设备,USB相对串口,传输速率更快并且支持一对多设备。因此使用USB转串口芯片将串口资源紧缺的计算机能够通过USB的方式

型号-CH9102A

型号-CH343P,CH343G,CH343,CH343K

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品类:转接芯片

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THE END
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