1. TTL nedir ve USB'nin bununla ne ilgisi var?

Bir şekilde Ali dikkatimi çok ucuza çekti. usb'den uart'a dönüştürücü. İlk başta bu şeyin gerçekte ne olduğundan tam olarak emin değildim. İngilizce ürün adı şuna benziyordu: "USB'den TTL'ye dönüştürücü UART modülü CH340G CH340 3.3V 5V anahtarı". UART ve CH340G çipinden söz edilmesi şüpheleri ortadan kaldırmış gibi görünüyordu, ancak modülün fotoğrafında da alt tarafında görünen "USB'den TTL'ye" ifadesini beğenmedim. Gerçek şu ki, bu ifade mantıklı değil, bu da ücretsiz yorum için geniş bir alan açtığı anlamına geliyor.

Teoride, Rusça'ya çevrilmiş, " USB'den TTL'ye"USB'yi TTL'ye dönüştürmek" anlamına gelmelidir. Şu anda USB'nin ne olduğunu kimsenin açıklamasına gerek yok, ancak pek çoğu TTL'yi duymadı. Bu nedenle, tarihe dönelim ve görelim. TTL nedir.

İlginç bir şekilde, hem Google hem de Yandex, "TTL Nedir" sorgusuna yanıt olarak, TTL ile ilgili tamamen farklı bir alandan bağlantılar verdi. Peki elektronik ile ilgili olarak nedir? Rusça'daki TTL kısaltması, İngilizce sürümden farklı değildir ve şu anlama gelir: transistör-transistör mantığı (TTL). Başlangıçta, bu kavram, devre ve teknolojik olanlar da dahil olmak üzere bir dizi teknik çözüm olan bazı dijital mikro devrelerin iç yapısının özelliklerini ima etti. Diğer şeylerin yanı sıra, TTL standardı da bir yöntem belirledi. mantıksal sinyal kodlaması. Bu nedenle, örneğin, ortak güç kablosuna yakın bir voltaj tarafından mantıksal bir sıfır kodlandı. Ayrıca, ortak tel güç kaynağının eksi noktasına bağlandı ve sıfır potansiyel - "toprak" olarak alındı. Ve mantıksal birim, + 5V besleme voltajına yakın bir voltajla kodlandı. +5V besleme geriliminin kendisi de TTL standardının ayrılmaz bir parçası haline geldi.

Bir zamanlar TTL mikro devrelerinin çok yaygın olduğu belirtilmelidir. Sovyetler Birliği'nde belki de en ünlüsü K155 serisiydi. Bu ve benzeri mikro devrelerin yaygın kullanımı, donanım geliştiricilerini uyumluluk amacıyla TTL standardı tarafından sağlanan mantık sıfır ve mantık bir sinyallerini kodlamak için aynı yöntemlere bağlı kalmaya zorladı.

Ama hiçbir şey durmuyor. Bipolar transistörler üzerine kurulu TTL mikro devreleri kısa sürede eskidi. Hem hız hem de enerji tüketimi açısından daha modern mikro devrelere büyük ölçüde kaybettiler. MIS yapılarına (metal-dielektrik-yarı iletken) ve basit bir şekilde - alan etkili transistörlere dayanan diğer mikro devre aileleri ile değiştirilmeye başlandı. Ancak sinyal kodlama standardı eskimeyecekti, pek çok yeni mikro devre, doğrudan TTL ile ilgili olmadan bile TTL ile uyumlu kaldı. TTL mikro devrelerinin kendileri yavaş yavaş tarihin bir parçası haline geldi (bu güne kadar amatör tasarımlarda hala kullanılıyor olsalar da) ve ortak adları - TTL kısaltması - biraz farklı bir anlam kazandı. Şimdi TTL"Mantıksal sıfırları ve TTL mikro devrelerinde kullanılanları kodlamak için voltaj seviyesi standardı" olarak yorumlanmalıdır.

Ve yukarıdakiler ışığında, "USB'den TTL'ye" kelimeleri ne anlama gelebilir? Sanırım bu ifadenin neden anlamsız olduğu şimdi anlaşıldı.

2. CH340G çipinde arayüz dönüştürücü

Sonunda bu ürünü sipariş ettim. Bana nakliye ile 44.30 rubleye mal oldu, yani neredeyse hiçbir şey için. Ancak ucuz kötü anlamına geldiğinde durum böyle değil. Bağlandığında, sistemde hemen tanımlandı (Windows 8.1). Sürücülerde herhangi bir sorun yoktu. Önceden, CH340'a (USB-COM adaptör kablosu biçiminde olan) başka bir dönüştürücü bağlamıştım, bu nedenle sürücü zaten kurulmuştu. Geçen sefer bir sürücü aramaya ve manuel olarak yüklemeye gerek olmadığını söylemeliyim - her şey otomatik olarak ortaya çıktı. Şimdi, önceden yüklenen sürücü yeni aygıtı hemen tanıdı.

Beklendiği gibi, daha önce satın aldıklarım gibi bir USB-UART dönüştürücü olduğu ortaya çıktı. Kullanışlı sinyallerden yalnızca TXD ve RXD de modül konektörüne verilir. Tabii ki bu bana uymadı. Mikroçip olduğunu bilmek CH340G komple* bir setin oluşmasını sağlar RS232 sinyalleri, Bu modülü daha da geliştirilmesi beklentisiyle satın aldım. Bu arada, bu kadar düşük bir fiyat, büyük ölçüde bu modülün "aşağılığının" bir sonucudur. Yalnızca TXD ve RXD sinyalleriyle yetenekleri ciddi şekilde sınırlıdır. Ancak tam bir RS232 sinyali seti ile, modülün yetenekleri ve kapsamı gerçekten tükenmez hale gelir (RS232 girişlerini ve çıkışlarını kesinlikle amaçları için kullanmak gerekli değildir). Böyle bir bağlantı noktası, düşük bit olarak bile kabul edilebilir. paralel bağlantı noktasıüç çıkışta rastgele sinyal ayarı ve dört girişin durumunun keyfi yoklaması ile. Bu sitede, benzer bir modülü kullanmak için farklı seçenekler zaten görebilirsiniz. Ancak, tam bir sinyal kümesine sahip bir dönüştürücü, genellikle daha pahalıya mal olur. Neden fazla ödeme? Havya ile arkadaş olanlar için en iyi çözüm "yarı mamul" bir ürün satın almak ve onu tam duruma getirmektir.

* "Tam" RS232 sinyalleri seti altında, burada sinyalleri kastediyoruz. COM bağlantı noktası, RS232 standardı COM'da kullanılmayan diğer birçok sinyali sağlamasına rağmen.

Modülün, biri USB'den besleme voltajını bildiren ve diğer ikisinin TXD ve RXD sinyallerinin durumunu gösteren üç LED'e (tümü kırmızı) sahip olduğunu ekleyeceğim (mantık sıfırda yanıyor, yani voltaj GND'ye göre düşüktür).

3. UART modülünün tam teşekküllü bir RS232TTL'ye iyileştirilmesi

Genel olarak, tüm iyileştirme yalnızca mikro devrenin karşılık gelen bacaklarına lehimlemeden oluşuyordu. Bunu yapmak için önce ısıyla büzüşebilen bir kabukta bir pencere kesmek gerekiyordu. Sonuçların uygunluğu cips CH340G ve RS232 sinyalleri Tablo 1'deki tabloya bakın.

Tablodan görülebileceği gibi, TXD ve RXD hariç tüm sinyaller mikro devrenin aynı tarafındadır, ancak TXD ve RXD zaten konektöre çıkar, bu nedenle ek kabloları yalnızca bir tarafa lehimlemek gerekiyordu.

4. Dönüştürücüyü CH340G çipinde test etme

Modülün çalıştığından ve gerçekten COM bağlantı noktasında bulunan tüm sinyallerin çalışmasını sağladığından emin olmak için kapsamlı testini gerçekleştirdim. Tüm testler, dedikleri gibi, sorunsuz geçti ve bu arayüz dönüştürücünün, bir bilgisayara bağlantı gerektiren herhangi bir cihaz ve tasarımda kullanılması önerilebileceği sonucuna vardım. RS232TTL. Makalede açıklandığı gibi bir mikrodenetleyici programcısı olarak kullanım dahil.

Perpetuum M programı için çeşitli senaryolar kullanılarak testler yapılmıştır.Ayrıca kendi dönüştürücünüzü de test edebilirsiniz. İndirin (bir arşivde paketlenmiştir) ve ayrı olarak. Komut dosyalarındaki port numarasını kontrol etmeyi ve gerekirse değiştirmeyi unutmayın, aksi takdirde çalışmazlar. Durumunuzdaki bağlantı noktası numarasını Windows Aygıt Yöneticisi aracılığıyla öğrenebilirsiniz. Her betiğin başında (ve not defteri gibi bir metin düzenleyiciyle açılabilirler) "PortName="COM3";" satırını göreceksiniz. 3 rakamı yerine, ihtiyacınız olan rakamı yazın. Örneğin, bir modül bağlandığında Aygıt Yöneticisi'nde bir COM4 aygıtı görünürse, her senaryoda "COM3" yerine "COM4" belirtmeniz gerekir.

Şimdi size test süreci hakkında daha fazla bilgi vereceğim. İlk önce konnektörün pinleri arasına bir jumper taktım. TXD ve RXD Böylece vericiden gelen veriler hemen alıcıya ulaşır. Böylece, veriyi kendisine iletebilmesi için bağlantı noktasını "döngüledim". Bu, başka bir bağlantı noktasına bağlanmadan hem verici hem de alıcıyı aynı anda test etmenize olanak tanır. Sonra "Bir COM bağlantı noktasını içinden bir dosya aktararak test etme" komut dosyasını çalıştırdım ve rastgele açılan 653 KB'lik bir dosya seçtim. Dosya kopyalama başarılı oldu. Kopyalanan dosyanın, UART modülünün alıcısının ve vericisinin sağlığını gösteren orijinaliyle tamamen aynı olduğu ortaya çıktı.

Daha sonra, daha önce her durum için ilgili çıkışa bir voltmetre bağlayarak "Test TXD COM bağlantı noktası çıkışı", "DTR COM bağlantı noktası çıkışını test et" ve "RTS COM bağlantı noktası çıkışını test et" komut dosyalarını sırayla çalıştırdım. Programın diyalog kutusuna sıfırlar ve birler girerek, bunların port çıkışlarında başarılı bir şekilde görüntülenmesini sağladım. Aynı zamanda, TXD çıkışının inversiyon olmadan mantık seviyelerini gösterdiği, yani sıfır çıkış olduğunda düşük voltaj göründüğü, bir ünite çıkışı olduğunda yüksek olduğu ve DTR ve RTS çıkışlarının inversiyon ile çalıştığı ortaya çıktı. . Bu modülü geliştirmede kullanırken bu dikkate alınmalıdır.

Ardından, dört bağlantı noktası girişinin durumunu gerçek zamanlı olarak görüntüleyen "COM bağlantı noktası girişlerini test et" komut dosyasını başlattım: CTS, DSR, RI, DCD. 5.6K'lık bir direnç aracılığıyla, girişlerin her birini tek tek ortak bir kabloya (GND) veya + 5V güç hattına bağlamaya başladım. Aşağıdaki çıktı. Tüm girişler çalışır durumda, hepsi bir yazılım anketi sırasında ters bir durum veriyor. Hepsinin besleme gerilimine bir "pull-up"ı vardır, yani "asılı" girişin mantıksal bir birim seviyesi vardır ve buna bağlı olarak inversiyon nedeniyle yazılım tarafından "0" olarak okunur. Girişi bir 5.6K direnç üzerinden GND konektör pimine bağlarken, her giriş kolayca mantık sıfır durumuna geçer (programatik olarak "1" olarak okunur), bu da yerleşik "çekme" direncinin en az bir olduğu anlamına gelir. 5.6K'dan daha yüksek büyüklük sırası. PL2303 yongasını temel alan modüllerde, düşük direnci nedeniyle yerleşik "çekmeyi" "öldürmenin" çok daha zor olduğunu unutmayın.

Özetlemek gerekirse: UART üzerinden seri veri aktarımı olasılığına ek olarak, bağımsız olarak kontrol edilen üç çıkışımız var ( TXD, DTR, RTS), bunlardan biri doğrudan (TXD) ve ikisi terstir ve ayrıca besleme voltajına bir "çekme" ile dört yazılım yoklamalı ters giriş ( CTS, DSR, RI, DCD). UART'ı kullanmayı planlıyorsanız, TXD çıkışı UART vericisinden gelen sinyal olduğundan, yalnızca iki bağımsız çıkış olacaktır. Bu girdiler için geçerli değildir - yine de bunlardan dördü olacaktır.

Bu modüle bağlı mikro devrelerin hangi voltajla çalıştığına bağlı olarak, jumper'ı yeniden düzenleyerek çıkışlardaki mantıksal bir birimin seviyesini değiştirmenize izin verdiği iddia edilen bir olasılık hakkında daha söylemeliyim: 5V veya 3.3V. Yani, eşleştirme seviyeleri sorunu çözülüyor. Bu "çip" hakkında biraz küçümseyerek yazıyorum çünkü garip bir şekilde uygulanıyor ve güven vermiyor. Ancak buna özel bir ihtiyaç yoktur, çünkü seviyeleri uyumlu hale getirmek 5V ile 3.3V arasında başka şekillerde kolaydır. Ve işte olay. Modülün üç pini vardır: 5V, VCC ve 3.3V. Bir jumper ile (kite dahildir) 5V ve VCC'yi veya VCC ve 3.3V'u kapatabilirsiniz. Veya hiç ayarlayamazsınız, çünkü bir jumper'ın tamamen yokluğunda, her şey VCC ile 3.3V arasında kurulmuş gibi çalışır. 5V pinindeki voltaj, USB portunun +5V kablosunun voltajına karşılık gelir. VCC pininde, bir jumper olmadığında, yaklaşık 3,8V'luk bir voltaj ve 3,3V pininde - yaklaşık 3,2V'luk bir voltaj vardır. Jumper 5V ile VCC arasına kurulursa, prensipte soru yoktur - TTL seviyeleri çalışır, yani mantıksal birim beş volta ulaşır. Ancak VCC ile 3.3V arasına bir jumper takarsanız, o zaman sorular ortaya çıkar, çünkü bu durumda 3.3V pinindeki voltaj 3,8V'a yükselir (jumper takılmadan önce VCC'de olduğu gibi) ve mantıksal birim port çıkışları 3.6 ...3.8V'a ulaşır, bu da 3.3V için çok fazladır. Çıkışlara bir jumper takılmadığında, ünite seviyesi de 3,6 ... 3,8V'a ulaşır. Belki bu durumda hiçbir şey yanmaz, ancak izin verilen maksimum değerlere yapılan vurgu, güvenilirlik için en iyi faktör değildir.

5. CH340G dönüştürücünün avantajları ve dezavantajları

Eksikliklerden, yetkin bir yaklaşımla göz ardı edilebilecek sadece iki küçük önemsememeye dikkat çektim. Bunlardan biri, 3.3V standardı ile tamamen başarılı bir anlaşma değil. Ancak 3.3V güç kullanmıyorsanız veya kullanıyorsanız, ancak seviyeleri eşleştirme görevi sizin için sorun değilse, o zaman her şey yolunda demektir. İkinci eksi, bu modülün aynı renkteki tüm LED'lerinin kırmızı olması, bu da onların arasında gezinmek istiyorsanız konumlarını hatırlamanızı sağlar. Ancak gerçek uygulamada, LED'lere olan ihtiyaç o kadar büyük değildir ve hala ihtiyaç duyulursa, bunları kendiniz ile değiştirebilirsiniz.

Kesinlikle daha fazla artı var. Her şeyden önce, sürücülerle ilgili sorunların olmaması sevindirici. Yukarıda söylediğim gibi, mikro devreler için Windows için CH340 sürücüleri en son işletim sistemi sürümleri de dahil olmak üzere otomatik olarak yüklenir. Ancak PL2303 yongasındaki dönüştürücülerle her şey çok daha karmaşık. Eski yongalar için yeni Windows sürümleri için sürücü yoktur. Ve geçmişteki eski mikro devreler deniz tarafından serbest bırakıldı. Yanılmıyorsam, geliştiricilerin eski mikro devreleri desteklememesinin nedeni buydu. Görünüşe göre bir tür telif hakkı sorunu vardı - piyasada çok sayıda sahte mikro devre vardı. Ve sonra geliştiriciler, yeni mikro devredeki hiçbir şeyi temelden değiştirmeden, yalnızca sürücünün isteğine nasıl yanıt verdiğini değiştirdi. Kabaca konuşursak, "Sen kimsin?" Sorusuna yeni mikro devre cevap vermeye başladı: "Ben Vasya-plus." Ve eğer sürücü "Ben Vasya'yım" cevabını alırsa, o zaman bu mikro devreyi söyler: "Ormanın içinden geç, Vasya artı olmadan." Yani, tamamen teknik olarak, yeni sürücü eski mikro devre ile iyi çalışabilir. Bildiğim kadarıyla, bu talihsizliği aşmanın yolları bile var - ya yeni sürücü bir şekilde eski mikro devre ile çalışmaya zorlanır ya da eski sürücü yeni işletim sistemine "vidalanır".

Bu modülün bir diğer kolaylığı da CH340G çipinin pin aralığının çok daha büyük olmasıdır, bu nedenle lehimleme çok daha kolaydır. Bu mikro devre, görünüşe göre tüm durumlar için pimlerin bulunduğu PL2303'ün aksine, temelde yalnızca en gerekli olan yalnızca 16 pime sahiptir.

Benim düşünceme göre, girişlerin "çekilmesinin" yüksek direnci de bir artı olarak kabul edilebilir, bu da mantıksal sıfırın akımını azaltır, bu da sinyal kaynağına daha az gereksinim getirdiği anlamına gelir. Girişime karşı koruma gereksinimleri çok yüksekse, harici bir dirençle kolayca ek bir "çekme" düzenleyebilirsiniz. Bu modülü rol olarak kullanırken (sağdaki şekle bakın), aynı dirence (1K ... 4.3K) sahip tüm dirençleri kurabilirsiniz. Yani, CTS girişindeki direnci büyük ölçüde küçümsemek gerekli değildir.

Ayrıca geçmişte mikro devreler üzerinde iki dönüştürücünün karşılaştırmalı bir testini yaptığımı da ekleyeceğim. PL2303 ve CH340. CH340 kesinlikle kazandı - aşırı modlarda onunla çalışırken hata almak çok daha zordu. Farklı bir tasarıma sahip bir dönüştürücü (adaptör kablosu) olmasına rağmen, bana göründüğü gibi, CH340 ailesinin diğer dönüştürücü modellerinin daha az güvenilir olmaması beklenebilir.

Bu makale hakkında sorularınız veya yorumlarınız varsa, veya mail.ru (jkit kutusu) adresine yazın.

Bir site ziyaretçisiyle yazışmalardan

05/12/2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
.htm
Aynı dönüştürücüye sahibim (bire bir).
Gerçek şu ki, FlySky i6 ekipmanını 10 kanala yeniden göndermem gerekiyor. Başlangıçta jumper "VCC-3V3" konumundadır. Olduğu gibi bırakılması gerektiğini doğru anladım mı? Kusura bakmayın ama konu dışıyım o yüzden bu soruyu soruyorum. Hiçbir şeyi yakmak istemiyorum.

14.05.2017
Merhaba Vladimir!
Sorunuzun cevabı, modülü CH340G'ye bağladığınız ekipmanın teknik özelliklerine bağlıdır. Bu ekipmanla karşılaşmadım, bu yüzden kesin bir şey söyleyemem. Vermiş olduğunuz link 404 hatası veriyor ama link çalışsa bile o ekipmanı detaylı olarak anlayacak zamanım pek bulamayacaktı. Önce VCC-3V3'ü deneyin. Daha da kötüye gideceğini sanmıyorum. Her ihtimale karşı, her sinyal kablosuna 1 kΩ direnç koyun (bunun nedeni aslında 3,3 V değil, daha fazla olmasıdır).

14.05.2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
Tavsiye için teşekkürler! Aslında, küçük başlamak daha iyidir.
Ve 1 kOhm hangi akıma dayanıyordu? (Sadece sinyal kablosundan hangi akımların geçtiğini bilmiyorum ve hiçbir yerde bulamadım)

17.05.2017
Merhaba Vladimir!
Soru yanlış yazılmış. Neden akımı bilmeniz gerekiyor? 1 kOhm "gözle" aldım, eğer bir yerde, hatta bir şekilde, dirence acil bir durumda 5 V uygulanırsa (ve daha fazlası, teoride, yakınlarda olmamalıdır), o zaman akım olacaktır. olumsuz sonuçlara yol açmaması gereken 5 mA olmalıdır.

05/17/2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
Akım hakkında konuştu, çünkü sıfıra yakın ise direnç boyunca gerilim düşümü olmaz ve çıkış 3,3 V yerine aynı 3,6 V olur. Ama ben reasüransınızın anlamını anladım, yorum için teşekkürler.

19.05.2017
Merhaba Vladimir!
Tamamen doğrusal olmayan elemanlar vardır. Ve mesele, fazladan 0,3 V'nin voltajla bir şeyi kırabileceği değil, sadece voltajdaki küçük bir artışın bile aniden doğrusal olmayan hızlı bir akım artışına neden olabileceğidir. Örneğin girişlerde koruyucu diyotlar vs. açılabilir. Direnç devreye doğrusallık verir ve bu tür olayların gelişmesini engeller. Ve normal akımlar genellikle küçüktür (her zaman olmasa da), bu nedenle bir direnç yoluna girmemelidir. Bir istisna, girişte düşük dirençli bir çekmedir. O zaman direnç "üstesinden gelmesine" izin vermeyecek ve çalışmayacaktır. Bu, bir osiloskop veya hatta bir voltmetre (statik modda) tarafından tespit edilir.

05/19/2017 Misafir:
Merhaba Eugene.
Detaylı açıklama için çok teşekkür ederim. Şimdi en azından böyle bir korumanın mekanizmasını anlıyorum. Ve sonra, yük açıldığında düşüşü hesaba katarak Çinlilerin voltajı kasıtlı olarak fazla tahmin edebileceğini düşündüm. Şimdi bunun sadece bir kusur olduğu açık.

20.05.2017
Merhaba Vladimir!
Yük bağlandığında voltajın "sarkmaması" için çıkışın yük kapasitesi artırılır. Bunun için "Ekstra" voltaj eklenmez. Tabii ki, 3.3V yerine 3.6V o kadar fazla değil ve bundan dolayı herhangi bir şeyin kırılması pek olası değil. Ancak, 3,3 V'luk bir kaynakla çalışan bir mikro devrenin girişine 3,8 V beslemek tehlikelidir, çünkü ekstra 0,5 V, girişte zaten koruyucu bir diyot açma yeteneğine sahiptir ve çıkış yük kapasitesi yüksekse, bunu yapabilir. bağlı girişe zarar verir. "Güvenlik" direnci bunu engeller.