引 言：

    通用串行總線(usb)是一種支持即插即用的新型串行接口，使外設(shè)到計(jì)算機(jī)的連接更加高效便利。這種接口適合于多種設(shè)備，不僅具有快速、即插即用、支持熱插拔的特點(diǎn)，還能同時(shí)連接多達(dá)127個(gè)設(shè)備，解決了如資源沖突、中斷請(qǐng)求和直接數(shù)據(jù)通道等問題。因此,越來越多的開發(fā)者欲在自己的產(chǎn)品中使用這種標(biāo)準(zhǔn)接口。rs232是單個(gè)設(shè)備接入計(jì)算機(jī)時(shí)常采用的一種接入方式，其硬件和軟件協(xié)議比較簡單，有很多傳統(tǒng)設(shè)備采用了這種通信方式。將usb轉(zhuǎn)uart技術(shù)應(yīng)用于單片機(jī)與pc機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，在計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)虛擬的com口，用戶只需按照通用串行口一樣使用usb口即可。這樣不僅能使單片機(jī)具備usb通信的諸多優(yōu)點(diǎn)，簡化了usb編程，同時(shí)還可以利用usb對(duì)單片機(jī)提供5v的電源(500ma以下)。筆者根據(jù)芯片cp2101的usb轉(zhuǎn)uart技術(shù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路板，達(dá)到了既提供實(shí)驗(yàn)電路板電源，又實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)電路板通信的目的，并結(jié)合單片機(jī)iap技術(shù)，可完成單片機(jī)的在線編程。

    1 cp2101芯片的功能及工作電路圖

    芯片cp2101是一種高度集成的usb轉(zhuǎn)uart橋接器，它包含有usb2.0全速功能控制器、usb收發(fā)器振蕩器和異步串行接口(uart)。該芯片的全部功能集成在一個(gè)5mm×5mm的mlp28封裝的ic中。cp2101內(nèi)置有與計(jì)算機(jī)通信的usb協(xié)議，工作時(shí)，會(huì)在計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)虛擬com口，用戶就可以按照通用串行口的控制方式來使用這個(gè)com口。

    cp2101內(nèi)集成有多個(gè)模塊，各自完成不同的功能，如圖1所示。

    ① usb功能控制器是一個(gè)符合usb 2.0的全速器件，集成了收發(fā)器和片內(nèi)相應(yīng)的上拉電阻，usb功能控制器管理 usb和 uart間所有的數(shù)據(jù)傳輸和由 usb主控制器發(fā)出的命令請(qǐng)求以及用于控制 uart功能的命令，usb接口的信號(hào)描述如表1所列。

    圖1cp2101的功能框圖

    ② 異步串行接口(uart)包括tx (發(fā)送) 、rx (接收) 、數(shù)據(jù)信號(hào)以及rts、 cts、 dsr、 dtr、 dcd和 ri控制信號(hào)。uart支持 rts/cts、 dsr/dtr和 xon/xoff握手協(xié)議，可以通過編程使uart支持各種數(shù)據(jù)格式和波特率，波特率的范圍從300～921600不等。從cp2101轉(zhuǎn)換出來的uart信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的rs232電平，而是ttl電平，其信號(hào)描述如表2所列。

    ③ 內(nèi)部 eeprom可以用于存儲(chǔ)由設(shè)備原始制造商定義的usb供應(yīng)商id、產(chǎn)品id、產(chǎn)品說明、電源參數(shù)器件、版本號(hào)和器件序列號(hào)等信息。

    ④ 電壓調(diào)節(jié)器是一個(gè)可以由usb總線驅(qū)動(dòng)的器件電源，可在vdd引腳輸出3.0~3.6 v電壓，1~100 ma電流。

    2 基于usb轉(zhuǎn)uart技術(shù)的iap編程電路設(shè)計(jì)

    2.1cp2101的外圍接口電路

     cp2101是usb轉(zhuǎn)串行口橋接器，它需要設(shè)計(jì)外接usb接口電路和rs232接口電路。usb接口電路實(shí)現(xiàn)cp2101與計(jì)算機(jī)之間的通信；rs232接口電路實(shí)現(xiàn)cp2101和外設(shè)之間的通信。接口電路如圖2所示。其中rs232電平轉(zhuǎn)換電路可根據(jù)需要選用max3243或max232。

    圖2cp2101的外圍接口電路

    對(duì)用戶來說，cp2101就是一個(gè)usb轉(zhuǎn)rs232的芯片，只不過rs232的輸入和輸出信號(hào)均為ttl電平，而不是標(biāo)準(zhǔn)的rs232電平。它的使用與普通的usb外設(shè)相同，當(dāng)?shù)谝淮螏щ姴迦雙c機(jī)usb接口時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序可從網(wǎng)站www.xhl.com.cn上下載。驅(qū)動(dòng)程序安裝完后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)com口，用戶就可以按照傳統(tǒng)的串行口控制方式來使用這個(gè)帶有5 v和3.3 v供電的“com口”。

    2.2根據(jù)cp2101設(shè)計(jì)iap工作電路