USB转UART芯片CP2102数据手册

时下比较流行的USB转UART方案有很多，但个人认为最好用的就是有Silicon Labs.的USB-to-UART bridge controller CP2102N, 芯片采用QFN的封装，而且外部只需非常少的分立元件即可做成USB转UART的下载器，十分节省PCB空间，可以把工具做的小巧美观。 ### USB转UART芯片CP2102N的关键知识点 #### 一、概述 在现代电子设计领域中，USB（通用串行总线）接口因其便捷性、通用性和高速度而被广泛采用。对于那些需要将传统串行通信升级到USB接口的应用来说，选择合适的USB转UART（通用异步收发传输器）转换方案尤为重要。Silicon Labs推出的CP2102N USB-to-UART bridge控制器，以其卓越的性能和高度集成化的特点，在众多解决方案中脱颖而出。 #### 二、CP2102N的主要特点 1. **无需固件开发**：这是CP2102N最具吸引力的特点之一，它极大地简化了开发过程，降低了技术门槛。 2. **图形用户界面配置器**：通过一个简单直观的GUI工具，用户可以轻松完成各种定制化设置。 3. **内置USB收发器**：这意味着无需额外的外部电阻等元件，进一步减少了PCB上的组件数量。 4. **内置时钟源**：芯片内部集成了一个振荡器，无需外部晶体振荡器。 5. **兼容USB 2.0全速标准**：支持最高12Mbps的数据传输速率，满足大多数应用的需求。 6. **高数据传输率**：最高可达3Mbps，适合需要较高数据传输速度的应用场景。 7. **USB电池充电检测**：符合USB BC 1.2规范，能够智能识别USB端口类型，优化充电效率。 8. **远程唤醒功能**：即使主机处于休眠状态，也能通过USB接口唤醒主机，增强设备的实用性。 9. **低功耗特性**：工作电流仅为9.5mA，有助于延长设备的电池寿命。 10. **免版税虚拟串口驱动程序**：为Windows、Linux等多种操作系统提供了免费的驱动支持。 #### 三、CP2102N的应用范围 CP2102N适用于多种应用场景，包括但不限于： - POS终端机 - USB加密狗 - 游戏控制器 - 医疗设备 - 数据记录仪 这些设备往往需要将传统的串行通信接口升级为USB接口，以便于与现代计算机系统的连接。 #### 四、CP2102N的系统架构 - **外部RS-232收发器或UART电路**：用于与传统的串行设备进行通信。 - **外部电路**：处理USB的挂起状态，确保设备在不同状态下都能正常工作。 - **48MHz振荡器**：为CP2102N提供稳定的时钟信号。 - **USB电池充电检测**：实现智能充电功能。 - **远程唤醒**：使设备能够在主机休眠状态下唤醒主机。 - **USB连接器**：用于物理连接USB设备。 - **外部电池充电电路**：为外部设备提供充电功能。 - **电压调节器**：稳定电源电压，保护设备不受电压波动的影响。 - **USB功能控制器**：负责处理USB协议。 - **512字节接收缓冲区**：存储接收到的数据。 - **960字节配置内存**：存储配置信息。 - **UART硬件握手**：实现UART之间的数据同步传输。 - **RS485**：支持更远距离的串行通信。 - **USB收发器**：负责USB信号的发送和接收。 - **512字节发送缓冲区**：存储待发送的数据。 #### 五、型号与订购信息 CP2102N的型号编码包含了重要的产品信息，例如： - **CP2102N–A–R**：表示封装类型为QFN20、QFN24或QFN28的CP2102N芯片。 - **Firmware Revision 01**：固件版本号。 - **Hardware Revision GQFN20**：硬件版本号及封装类型。 - **Temperature Grade –40 to +85°C (G)**：工作温度范围。 CP2102N作为一款高度集成化的USB-to-UART bridge控制器，不仅简化了USB接口的设计，还极大地提高了开发效率，非常适合需要快速实现USB连接的各种应用场景。