用CH341A芯片制作USB轉(zhuǎn)串口裝置

EasyEDA，史上最強大的電路設(shè)計工具

　　要使CH341A工作于四線同步串口模式，必須使芯片23腳SDA（此引腳為芯片功能配置輸入引腳，內(nèi)置上拉電阻）接低電平或地，此時16腳D1可作RST功能、18腳D3可作SCK功能、20腳D5可作MOSI功能、22腳D7可作MISO功能。而要使芯片工作于異步串口模式，又須使芯片23腳懸空，此時5腳ERR#可作TXD功能、6腳PEMP可作RXD功能，同時芯片工作于異步串口模式時，由于27腳TEN#為低電平時CH341A才能發(fā)送，因此應(yīng)使27腳接低電平或地。在芯片工作于異步串口模式時，其26腳TNOW功能為串口發(fā)送正在進(jìn)行的狀態(tài)指示，高電平有效，該腳在芯片工作時以高電平指示芯片正在從串口發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完成后為低電平，在半雙工串口方式下，該腳可用于指示串口收發(fā)切換狀態(tài)。在以上兩種工作模式中，10腳UD+、11腳UD-接USB端口對應(yīng)端，13腳XI、14腳XO分別接晶振及振蕩電容，其他信號線引腳根據(jù)需要選用，不需要時都可以懸空。另外芯片9腳V3為供電電源電壓選擇端，電源電壓為5V時，該腳接一個4700pF或0.01μF退耦電容到地，而電源電壓為3.3V時，該腳應(yīng)與VCC引腳相連接同時輸入外部的3.3V電源，并且與CH341A芯片相連接的其他電路的工作電壓不能超過3.3V。據(jù)此我們在使用中又可通過對該腳不同工作模式的設(shè)定來選擇3.3V或5V工作電壓，以適應(yīng)不同電壓等級的單片機芯片下載程序用。

　　根據(jù)CH341A芯片的功能和使用方法，設(shè)計的下載器電路原理如下圖所示，

　　
　　PCB如下圖所示。

　　原理圖使用用說明
　　
　　(1)本下載器供電電源為5V時，電源可取自USB接口，或取自用戶目標(biāo)板及其他需下載單片機程序的實驗板，由J4跳線來選擇，并將跳線JP置2-3接通選擇5V供電。

　　(2)當(dāng)用戶目標(biāo)板單片機為3.3V供電時，本下載器只能由用戶板3.3V供電，此時應(yīng)將跳線J4置2-3位置以斷開USB供電(VUSB)而由用戶板供電，并將跳線JP置1-2位置以選擇3.3V供電。

　　(3)跳線J5置1-2位置時，選擇本下載器為異步串口工作模式，由J2給出TXD、RXD信號及VCC、GND，可用帶插頭的排線連接至單片機RXD、TXD、GND以及VCC下載程序，需注意的是本下載器的TXD、RXD、要對應(yīng)接至單片機的RXD、TXD口線不能接錯。

　　(4)跳線J5置2-3位置時，選擇本下載器為四線同步串口工作模式，由J3處取得MOSI、　　MISO、SCK、RST信號及GND、VCC，通過編程下載插頭排線連接至單片機相應(yīng)的各編程口線下載程序。

　　驅(qū)動程序及相關(guān)軟件的下載和安裝
　　
　　硬件電路做好后，需到南京沁恒電子有限公司網(wǎng)站(www．wch．cn)下載驅(qū)動程序后安裝，文件名為CH341SER．EXE的為異步串口工作模式驅(qū)動程序，CH341PAR．EXE為四線同步串口工作模式驅(qū)動程序。

　　安裝時，將下載器跳線J5置1-2位置設(shè)定硬件為異步串口工作模式，跳線JP置2-3位置選擇5V供電，J4置1-2位置選擇USB供電。設(shè)定好后將下載器插入電腦的USB口，雙擊CH341SER．EXE并按提示安裝軟件，安裝完成后可在電腦的設(shè)備管理器窗口中看到新增串口“USB_SERIAL  CH341A(COM3)”（使用不同的電腦USB插口時，串口號可能不同而不一定是COM3），表明本制作的異步串口工作模式及驅(qū)動程序安裝均正常。

　　從電腦上拔出本下載器，將J5置2-3位置設(shè)定硬件為四線同步串口工作模式，電源及供電電壓選擇跳線J4、JP如上設(shè)定不變，再將下載器插入電腦USB口，安裝CH341PAR．EXE軟件，安裝完成后可在電腦的設(shè)備管理器窗口中看到“外部接口USB_EPP/I2C…CH341A”表明本制作的四線同步串口工作模式及驅(qū)動程序安裝均正常。

　　至此本下載器已可使用，但要向單片機下載程序還需下載安裝有關(guān)的程序下載上位機軟件。從WWW．wch．cn下載文件名為“CH341DP_SPI下載工具”的軟件，安裝后可用本下載器的四線同步串口工作模式向AVR及AT89S51、52等一些單片機下載程序。從宏晶科技公司網(wǎng)站(www．stcmcu．com)免費下載文件名為“STC單片機PC端ISP下載控制軟件Ver4.80(STC_ISP_V480)”的軟件，該軟件有安裝版和免安裝版兩個版本，利用該軟件及本下載器的異步串口工作模式可向宏晶公司的STC系列單片機下載程序。在向STC系列單片機下載程序操作時，應(yīng)注意冷啟動問題，即在下載控制軟件中做好一切下載程序時的必要設(shè)置后，先點擊軟件的下載按鈕，隨后再給單片機芯片上電復(fù)位。

　　制作說明
　　
　　為方便自制，將PCB設(shè)計成單面布線并將SOP-28封裝的CH341A芯片放在PCB的底層（布線層），其余元件均放在PCB的頂層，實際制作時可在頂層用5段導(dǎo)線做跳線來代替頂層的布線，將底層不易布通的布線連通，這樣僅需做單面布線的PCB即可，因此該PCB板很容易用熱轉(zhuǎn)印法制作。即如此做的PCB，并且在頂層（元件面）還用熱轉(zhuǎn)印法印制了全部元件的標(biāo)號及J1-J5、JPS各插座、插針的針腳功能及跳線位置功能等標(biāo)記字符，便于使用中設(shè)定跳線功能位置時清晰明了不易出錯。相信這款下載器更方便于單片機愛好者選用不同的單片機時使用。

　　VD1為同步串口模式工作指示燈，VD2為異步串口模式工作指示燈，JP、J4、J5需各配一個跳線帽，另外還需制作兩端帶插頭的4線排線及6線排線各一根，分別用作異步串口工作模式及四線同步串口工作模式下載程序時用，排線長度夠用即可不宜太長。
　　
　　用一片CH341A芯片可同時實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)異步串口(UART)和四線同步串口(SPI)兩種功能，因此僅用該芯片就可制作能同時適用于宏晶科技公司的STC系列單片機和AT89S系列、AVR系列單片機的程序下載器。這種接口轉(zhuǎn)換方案用較少的硬件即可同時解決USB轉(zhuǎn)異步串口和四線同步串口兩個問題。由于增加了所適用單片機的種類，使其較之以前的接口轉(zhuǎn)換方案通用性更強、更具實際使用價值，如果將其整合到單片機學(xué)習(xí)開發(fā)實驗板中，由此設(shè)計制作出的單片機學(xué)習(xí)開發(fā)實驗板其ISP編程下載及在線仿真接口較過去而言將更加簡潔，僅需一根普通的兩端為USB接口的連接線與電腦聯(lián)機即可完成ISP編程下載及在線仿真，并由電腦USB接口提供5V電源。