[信息与通信]串行232接口与USB接口的转接口设计.doc

1 绪论 1.1 USB转RS232应用价值 USB自从1994年推出以来，逐渐得到了广泛的应用，现在的计算机都配备有USB接口。USB具有传输速度快使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、手机几乎所有的外部设备。可使你在串口和USB接口之间非常容易地建立可靠的连接，通过利用USB接口具有的即插即用和热插拔的功能给串口外围设备提供非常容易使用的环境。它的设计可以轻松实现USB接口到通用串口之间的转换，为没有串口的计算机提供快速的通道，而且其传输速率高达1Mbp[1]. 1.2 现有USB转RS232专用芯片介绍 随着新型的计算机的串口数量逐渐减少，用户对于USB转RS232通信线的要求也在不断的增加。许多芯片制造商陆续推出不同功能的USB转S232专用芯片，用来满足广大用户的需求。一下是现在市面上比较流行的几种USB转RS232专用芯片。 (1)PL2303芯片:台湾玖旺科技公司推出。兼容USB1.1规格；通信速率最高为1.5Mbps；内含USB1.1全双工收发器；支持RS232串行接口。 (2)CJS1015芯片：深圳金鑫电子科技公司推出。兼容USB 2.0规格；使用USB全速通信(12Mbps)；内含USB 2.0全双工收发器，48MHz晶振。 (3)FT232BM芯片：FTDI公司推出。同时兼容USB 2.0和USB 1.1规格；适合任意波特率的数据传输；内置EEPROM，可在线编程。 2 通信基本原理 2.1 USB总线 2.1.1 USB特点及规范 USB的全称是Universal Serial Bus，ntel、Microsoft1994年联合推出的通用串行总线。USB具有以下特点： (1)具有热拔插和即插即用功能。 (2)传输速度快，提供低速(1.5Mbps)、全速(12Mbps)、高速(480Mbps)3中数据传输速率。 (3)支持异步传输和同步传输两种传输方式。 (4)数据传输可靠，具有较强纠错功能。 (5)使用方便，易于扩展。理论上可同时接127个外设。 (6)可提供最大电压5V，最大电流500mA[2]。 USB有两个版本，USB1.1和USB2.0。前者最高数据传输速率为12Mbps，后者的最高数据传输速率为480Mbps。二者的物理接口完全一致，数据传输率上的差别完全由PC的USB host控制器以及USB设备决定。USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率足以满足大多数外设的速率要求USB 2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它既可以驱动USB2.0也可以驱动USB1.1。换，所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题。USB接口传送信号和电源是通过一种四线的电缆，图中的两根线是送VBUS、GND二条线，向设备提供+5V电源。 USB引脚编号和导线颜色见表2-1。 表2-1：USB接口管脚定义 管脚号 信号分配 导线颜色 1 VBUS(+5V电源) 红 2 D-(反相数据) 白 3 D+(正相数据) 绿 4 GND(地) 黑 表2-1 2.2 RS-232C总线 2.2.1 RS-232串口概述。 RS-232是一种串行通信总线标准，是数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的标准接口，是1969年由美国电子工业协会(EIA)。这个仅仅保证了硬件兼容而没有软件兼容。当用进行数据传输时，由于线路的损耗和噪声的干扰，传输距离一般都不超过15米[3]。RS-232C接口通向外部的连接器是一种标准的“D”型保护壳的25针插头。25个插脚定义了22个。这22个信道分为两个信道组：一个主信道组(标有“*”)和一个辅信道组，大多数微机通信系统仅使用主信道组的信号线。插脚号 插脚功能 *1 *2 发送数据(TXD) *3 接收数据(RXD) *4 请求发送(RTS) *5 允许发送(CTS) *6 信号通讯设备(DCE)准备好(DSR) *7 信号地(SG) *8 数据载体检测(DCD) 9 (保留供数据通信设备测试) 10 (保留供数据通信设备测试) 11 未定义 12 (辅信道)数据载体检测(DCD) 13 (辅信道)清除发送(CTS) 14 (辅信道)发送数据(TXD) *15 发送信号单元定时(DCE为源) 16 (辅信道)接收数据(RXD) *17 接收信号单元定时(DCE为源) *18 未定义 19 (辅信道)请求发送(RTS) *20 数据终端准备好(DTR) *21 信号质量检测 *22 振铃指示(RI) *23 数据信号速率选择(DTE/DCE为源)