摘要：由于USB接口正逐步替代傳統(tǒng)的RS232接口成為PC機的標準接口，USB接口轉換電路的設計就很有必要。采用Silicon公司高集成度的USB—UART橋接器件CP2102，輔以簡單的外部電路，實現(xiàn)了RS232／RS422接口與USB接口轉換電路的設計。其中在詳細介紹CP2102結構和特性的基礎上，給出了接口轉換的硬件電路圖，最后簡單介紹了轉換器的工作原理。
關鍵詞：USB；CP2102；RS232；RS422

USB總線是一種新型的通用串行數(shù)據(jù)總線，具有傳輸速率高、可靠性高、即插即用、可熱插拔等特點，成為當前PC機上最重要的外部設備擴展總線。因此，USB接口的設計成為實現(xiàn)計算機與外圍硬件設備數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぞ咧?。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機越來越少配置串口或不配置串口(筆記本電腦更明顯)，然而計算機與外圍硬件設備通信時，串口仍是主要接口之一，如計算機從串口的儀器儀表中獲取數(shù)據(jù)計算機對外圍電路進行控制以及單片機調試等。實現(xiàn)USB接口的轉換有兩種方案可選，一種方案是從硬件底層固件開始全面開發(fā)系統(tǒng)，但是該方案開發(fā)成本高、難度大，加之單片機的限制，因而很少采用；另一種方案是采用USB橋接器件，計算機通過USB接口虛擬一個RS232接口與傳統(tǒng)設備器件連接，設備對計算機接口的形式為USB接口。此類器件的出現(xiàn)大大簡化了USB接口的開發(fā)過程。本文采用第二種方案實現(xiàn)USB接口與RS232接口，USB接口與RS422接口的雙向轉換。

1 方案選擇
目前市場上的關于USB橋接芯片有多種類型，其中PROLIPIC公司的PL2303HX最便宜，但外圍電路較CP2102復雜，性能相對稍差，并且焊接芯片需要一定的功底；而FTDI公司的FT8U232BM雖然性能穩(wěn)定，并且驅動支持最好，焊接起來相對也比較容易，但其價格稍貴且外圍電路比較復雜；美國Silicon公司的CP2102系列性能價錢介于兩者之間，電路最簡單，體積小，可實現(xiàn)單片獨立工作而無須外部元件。綜合考慮，文中選用CP2102系列進行電路轉換。

2 CP2102介紹
CP2102是一種高度集成的USB轉UART橋接器，提供一個使用最小化的元件和PCB空間實現(xiàn)RS232轉USB的簡便的解決方案。該芯片的內部結構及外部基本連接電路如圖1所示。針對CP2102內部主要部分的功能，下面作簡單的介紹。

CP2102中的USB功能控制器是一個符合USB2．0的全速電路，帶有收發(fā)器和相應的片內上拉電阻器。USB功能控制器管理USB與UART間的所有數(shù)據(jù)傳輸，以及由USB主控制器發(fā)出的請求命令和用于控制UART功能的命令。通過USB掛起和恢復信號可支持CP2102及外部電路的電源管理。當在總線上檢測到掛起信號時，CP2102將進入掛起模式。在進入掛起模式時，CP2102會發(fā)出SUSPEND和信號。同時，在CP2102復位后，CP2102也會發(fā)出該信號直到USB要求的器件配置完成。
CP2102 UART接口包括TX(發(fā)送)和RX(接收)數(shù)據(jù)信號以及RTS、CTS、DSR、DTR、DCD和RI控制信號。UART支持RTS／CTS、DSR／DTR和X—On／X—Off握手。通過編程設置UART，支持各種數(shù)據(jù)格式和波特率。在PC機的COM端口編程設置UART的數(shù)據(jù)格式和波特率。
CP2102內部集成有1個EEPROM，用于存儲由設備制造商定義的USB供應商ID、產品ID、產品說明、電源參數(shù)、器件版本號和器件序列號等信息。USB配置數(shù)據(jù)的定義是可選的。內部EEPROM是通過USB編程設置的，允許OEM的USB配置數(shù)據(jù)和序列號可以在出廠和測試時直接寫入系統(tǒng)板上的CP2102。Cygnal提供了一個專CP2102的內部EEPROM編程設置工具，同時還提供免費的驅動Windows DLL格式的程序庫。這個程序庫可將EEPROM編程步驟集成到OEM在制造中進行流水線式測試和序列號的管理的自定義軟件中。EEPROM的寫壽命的典型值為100 000次，數(shù)據(jù)保持時間為100年。為了防止更改USB描述符，應將其鎖定。