基於PL2303的串口轉USB口串行通信設計

2021-01-08 電子產品世界

引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/236086.htm

隨著科學技術的快速發展，單片機的應用已經滲入到了生產、生活的方方面面，其應用範圍越來越廣泛，應用前景越來越好。基於單片機的開發應用在目前創新技術發展中一支獨秀，非常受廣大科技愛好者、在校大學生以及科技開發工作者的青睞。多功能、超強型的單片機在市場上也層出不窮，為單片機的開發應用提供了很好的基礎。目前，在單片機的應用系統設計中，USB接口的使用越來越多，簡化了單片機系統與外部系統進行信息交換的接口電路，提高了信息交換的可靠性及交換速度。目前市場上提供的各類型單片機品種中，有些型號的單片機在其內部集成有USB接口部件，但大部分的單片機不含有USB接口電路。對晶片內部不含有USB串行接口的單片機，進行USB接口設計時，要通過外圍接口晶片來實現USB串行接口，這樣的接口晶片，目前市場上已經有很多種了。本文僅就採用單片機本身的串口通過外圍晶片PL2303來實現串口轉USB接口進行介紹。

1 USB接口的實現

USB(Universal Serial Bus)是一種通用的串行總線技術，它是通過PCI總線和PC的內部系統數據線連接，實現數據的傳送，具有即插即用功能，支持熱插拔，兩個通信設備之間線纜長度可達5 m。

USB接口線有4條，其中兩條為電源線和地線(Vbus與GND)，另外兩條是以差分形式傳遞信息的信號線(D+和D-)，從而實現主機系統與USB設備之間的數據通信。含有USB接口的主機與含有USB接口的設備之間通信數據流的示意圖如圖1所示。

 

 

USB總線技術是基於分組交換方式的總線通信。它首先把數據分成若干塊，然後在每塊數據前添加上同步信號、包標識，後面再添加上CRC校驗碼，形成USB數據包。USB通信總線使用差分輸出驅動器來控制數據信號在USB電纜上的傳送，即通過控制D+和D-線從空閒狀態到相反的邏輯電平，實現原埠的數據包發送，數據包發送完以後，信號線(D+)和(D-)上的輸出驅動器均處於高阻狀態。

2 單片機串口轉USB接口的電路

無論哪一款的單片機，其晶片上都有串行通信引腳TXD和RXD，利用這兩個引腳，通過某種接口晶片來實現串口轉USB口的電路。本文採用Prolific公司推出的串口轉USB接口的轉換晶片PL2303來實現單片機的串口轉USB接口的電路。接口電路的設計如圖2所示。

 

 

在圖2中，PL2303的TXD引腳和RXD引腳分別與單片機的P3.0(RXD)引腳和P3.1(TXD)引腳相連，這樣就完成了單片機的串口與USB口的轉換。單片機從串口發送出去的數據信息通過PL2303晶片轉換為USB數據流，再通過USB口的連接器傳送給主機設備。可以看出PL2303與單片機的連接非常簡單，只需兩根信號線就可以。

3 單片機串口軟體設計

串口轉USB口串行通信方式採用異步半雙工通信方式，即通信雙方發送和接收信息是分時段交替進行的，雙方不能同時進行收發操作。通信的數據格式為每幀10位，其中1位起始位，8位數據位，1位停止位。一幀數據的格式如圖3所示。數據的發送是低位在先，高位在後。

 

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