基于CH341A的USB转UART和SPI接口单片机程序下载器

基于CH341A的USB转UART和SPI接口单片机程序下载器 基于CH341A的USB转UART和SPI接口 单片机程序下载器 鞠麓纛《…'……,…,一…一,……一一 雹基 制 H/1NS口N 基于CH341A的USB转UART和SPI接FI单片机程序下载器 近年来随着科技不断发展,单片机种类也越 来越多,功能越来越强,随着单片机在系统可编程 (ISP)和在应用可编程(1AP)技术的出现,使得许 多单片机芯片在开发编程过程中无需再使用专用仿 真开发设备,仅需通过异步串口或四线同步串口即 可在系统仿真和编程甚至实现远程软件升级.而为 了对这些具有ISP功能的单片机进行编程开发,目 前相应出现了许多单片机编程下载器在流行应用着, 方便了单片机学习者和开发者,降低了对单片机学 习开发的成本和门槛.但对不同种类的单片机其编 程下载器的电路实现原理及对上位机电脑接口的使 用又不尽相同,如AT89SXX,AVR系列单片机编 程下载器需通过上位机电脑的并口建立与单片机的 通讯,此时编程下载器将电脑并口转换为四线同步 串口向单片机下载程序.而STC,SST系列单片机 编程下载器又需通过上位机电脑的串口建立与单片 机的通讯,此时编程下载器将电脑串口转换为TTL 异步串口向单片机下载程序.而且两种编程下载器 接口转换硬件电路使用的电子元件也不相同.诸如 此类现实问题使得单片机学习及开发者配置了一种 编程下载器时仅能学习开发相应种类的单片机,而 要学习使用其他单片机时又需再配置相应的编程下 载器.当然也有动手能力强的电子爱好者可将几种 不同的编程下载器整合在一起制作出能适用于几种 不同种类单片机的编程下载器,但如此硬件电路又 较复杂,使用元件也较多,电路硬件的利用率也不 高.更重要的一点是近年来很多台式电脑已不再具 备串口和并口,取而代之的是增加了USB接口的数 量,尤其是现在使用笔记本电脑的单片机爱好者越 来越多,而目前笔记本电脑基本都不具备串口和并 口只有USB接口,这就使得那些利用电脑串口或 并口的编程下载器其应用受到限制.因此目前又流 行着利用一些USB转串口的专用转换芯片 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 制 作的USB接口转串口或转并口的转换器经2次转 换后再配合上述编程下载器使用,再进一步的方法 就是利用这些USB转串口的专用转换芯片设计制 作的转换器直接将USB接口转换仿真成为1_rL异 步串口(UART)或四线同步串口(SPI),例如用 CP2102,PL2303及CH341T芯片转TTL异步串口, 用CH341A芯片转四线同步串口等,但就目前来看 已有的各种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 都是用一片某种芯片仅完成某一种 接口的转换,而要完成多种接口的转换,往往是使 用相应数量的芯片来完成.下面就CH341芯片在这 方面的使用情况来看看目前的状况,并就CH341A 由图3所示的时序图可以看出,用软件模拟 12C总线的传输时序,大致要经历构造开始条件, 发送从机地址(含读写标志位),等待从机响应, 发送(或读取)1个字节数据(或命令), 源程序请从WWWele169.com下载. 笔者编写的模拟12C总线驱动程序,经过多 次调试,程序符合lC总线传输时序要求,与IC 总线设备通讯可靠,但需要注意的一点是:以上 代码是在SPCE061A单片机默认时钟频率(24M) 的情况下编写的,如果采用较高的系统时钟,需 要在部分代码中间添加一些延时程序,否则会出现 数据丢失,造成通讯错误. 五,小结 本文介绍的MAX7348与单片机的接口具有电 路简单.易于实现,节省了单片机的IO口,提高了 键盘电路的稳定性和可靠性,在笔者制作的5层电 梯模型中工作稳定,性能可靠,是一种值得推广的 键盘扩展方案,可应用在工业控制,PDA,医疗器 械等多个领域. 回 电子翱作21 …一…………一 芯片的使用方法提出一种新的方案. 一 ,CH341A芯片新的使用方法 用CH341芯片制作USB转串口装置来下载单 片机程序代码的方案已有相关文章介绍,但至目前 来看,多数方案只是利用CH341T实现了USB转 TTL异步串El(UART)功能,对于那些通过SPI接 口线(MOSI,MISO,SCK,RST)来下载程序代 码的单片机如AT89S系列,AVR系列单片机,可 用CH341A芯片来实现USB转四线同步串口(SPI) 功能,这种方案也有作者发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 过文章介绍. 以上各种方案,笔者认为要么功能单一如用 CH341T转UART及CH341A转SPI,要么未能 充分发挥利用CH341A芯片的资源功能.其实根 据南京沁恒电子有限公司《CH341中文手册》(可 到www.wchcn下载)中"USB总线转接芯片 CH341"技术资料关于CH341A芯片功能的介绍, 仅用该芯片就可同时实现USB转异步串口(UART) 和四线同步串口(SPI)两种功能.笔者用该芯片 制作了一款能同时适用于宏晶科技公司的STC系列 单片机(通过单片机RXD,TXD口线下载程序)和 AT89S系列,AVR系列单片机(通过单片机MOSl, MlSO,SCK,RST口线下载程序)的程序下载 器,.并向STC系列一些单片机如STC89C52RC, STCl0F04XE和AT89S51,52单片机下载程序代 码已正常通过,至于SST系列单片机能否用此款下 载器下载程序代码,本人尚未试用过,但原则上只 要有相应的上位机程序下载软件,应该是可行的. 二,硬件电路实现原理 1.要使CH341A工作于四线同步串口模式.必 须使芯片23脚SDA(此引脚为芯片功能配置输入 引脚,内置上拉电阻)接低电平或地,此时16脚 D1可作RST功能,18脚D3可作SCK功能,2O 脚D5可作MOSl功能,22脚D7可作MISO功 能.而要使芯片工作于异步串El模式,又须使芯片 23脚悬空,此时5脚ERR#可作TXD功能,6脚 PEMP可作RXD功能,同时芯片工作于异步串口模 222010VOL07 一……一…,一……,…一一'…一…'一lllIlia 式时,由于27脚TEN#为低电平时CH341A才能 发送,因此应使27脚接低电平或地.在芯片工作于 异步串El模式时,其26脚TNOW功能为串口发送 正在进行的状态指示,高电平有效,该脚在芯片工 作时以高电平指示芯片正在从串口发送数据,发送 完成后为低电平,在半双工串口方式下,该脚可用 于指示串口收发切换状态.在以上两种工作模式中, 10脚UD+,11脚UD一接USB端口对应端,13脚 ×I,14脚XO分别接晶振及振荡电容,其他信号线 引脚根据需要选用,不需要时都可以悬空.另外芯 片9脚V3为供电电源电压选择端,电源电压为5V 时.该脚接一个4700pF或0.01tJF退耦电容到地, 而电源电压为3.3V时,该脚应与VCC引脚相连接 同时输入外部的33V电源,并且与CH341A芯片 相连接的其他电路的工作电压不能超过3.3V.据此 我,ff]在使用中又可通过对该脚不同工作模式的设定 来选择33V或5V工作电压,以适应不同电压等级 的单片机芯片下载程序用.由于其他引脚功能此处 未涉及应用,故本文不作介绍,读者若需了解可参 见《CH341中文手册))c 根据CH341A芯片的功能和使用方法,笔者设 计的下载器电路原理如图1所示.本制作的PCB如 图2所示. 2.图1原理使用说明 (1)本下载器供电电源为5V时,电源可取自 USB接口,或取自用户目标板及其他需下载单片机 程序的实验板,由J4跳线来选择.并将跳线JP置2— 3接通选择5V供电. (2)当用户目标板单片机为3.3V供电时,本 下载器只能由用户板3.3V供电,此时应将跳线J4 置2—3位置以断开USB供电(VUSB)而由用户 板供电,并将跳线JP置1--2位置以选择3.3V供电. (3)跳线J5置1—2位置时.选择本下载器 为异步串口工作模式,由J2给出TXD,RXD信号 及VCC,GND,可用带插头的排线连接至单片机 RXD,TXD,GND以及VCC下载程序,需注意的 是本下载器的TXD,RXD,要对应接至单片机的 RXD,TXD口线不能接错. (4)跳线J5置2—3位置时,选择本下载器 为四线同步串口工作模式,由J3处取得MOSl, l霪il?………………………一,…一……,一,'……一……一'…,………一, 一曩 图2aPCB多层叠图 图2bPCB顶层及顶层丝印层 MISO,SCK,RST信号及 GND,VCC,通过编程下 载插头排线连接至单片机相 应的各编程口线下载程序. 三,驱动程序及相关 软件的下载和安装 硬件电路做好后,需 到南京沁恒电子有限公司 网站(www.wch.Clq)下载 驱动程序后安装,文件名 为CH341SEREXE的为异 步串口工作模式驱动程序, CH341PAREXE为四线同 步串口工作模式驱动程序. 安装时,将下载器跳线J5 置1--2位置设定硬件为异 步串13工作模式,跳线JP 置2--3位置选择5V供电, J4置1--2位置选择USB 供电.设定好后将下载器 插入电脑的USB口,双击 CH341SER.EXE并按提 示安装软件,安装完成后 电子翻作23 _…一……一…… 图2cPCB底层(布线层)及底层丝印层 可在电脑的设备管理器窗13中看到新增串13"USB— SERIALCH341A(COM3)"(使用不同的电脑 USB插口时,串口号可能不同而不一定是COM3), 表明本制作的异步串口工作模式及驱动程序安装均 正常. 从电脑上拔出本下载器,将J5置2--3位置设 定硬件为四线同步串口工作模式,电源及供电电压 选择跳线J4,JP如上设定不变,再将下载器插入 电脑USB口,安装CH341PAR.EXE软件,安装完 成后可在电脑的设备管理器窗口中看到"外部接口 USB—EPP/12CCH341A"表明本制作的四线同步 串口工作模式及驱动程序安装均正常. 至此本下载器已可使用,但要向单片机下载 程序还需下载安装有关的程序下载上位机软件.从 www.wch.oiq下载文件名为"CH341DP—SPI下载工 具"的软件,安装后可用本下载器的四线同步串口 工作模式向AVR及AT89S51,52等一些单片机下 载程序.从宏晶科技公司网站(WWWstcmcucom) 免费下载文件名为"STC单片机PC端ISP下载控 制软件Ver4.80(STC—ISP—V480)"的软件,该软 件有安装版和免安装版两个版本,利用该软件及本 下载器的异步串口工作模式可向宏晶公司的STC系 列单片机下载程序.在向STC系列单片机下载程序 操作时,应注意冷启动问题,即在下载控制软件中 做好一切下载程序时的必要设置后,先点击软件的 下载按钮,随后再给单片机芯片上电复位. 242010VOL07 一一…,一'……………1lllU一 四,制作说明 为方便个人自制,本人将PCB设 计成单面布线并将SOP--28封装的 CH341A芯片放在PCB的底层(布线 层),其余元件均放在PCB的顶层,实 际制作时可在顶层用5段导线做跳线来 代替顶层的布线,将底层不易布通的布 线连通,这样仅需做单面布线的PCB即 可,因此该PCB板很容易用热转印法制 作.本人即如此做的PCB,并且在顶层 (元件面)还用热转印法印制了全部元件 的标号及J1一J5,UPS各插座,插针的 针脚功能及跳线位置功能等标记字符,便于使用中 设定跳线功能位置时清晰明了不易出错.相信这款 下载器更方便于单片机爱好者选用不同的单片机时 使用.PCB板图如图2所示. 图1中VD1为同步串口模式工作指示灯.VD2 为异步串口模式工作指示灯,JP,J4,J5需各配一 个跳线帽,另外还需制作两端带插头的4线排线及 6线排线各一根,分别用作异步串口工作模式及四 线同步串口工作模式下载程序时用,排线长度够用 即可不宜太长. 五,结束语 用一片CH341A芯片可同时实现USB转异步 串口(UART)和四线同步串口(SPI)两种功能, 因此仅用该芯片就可制作能同时适用于宏晶科技公 司的STC系列单片机和AT89S系列,AVR系列单 片机的程序下载器.这种接口转换方案用较少的硬 件即可同时解决USB转异步串13和四线同步串口两 个问题.由于增加了所适用单片机的种类.使其较 之以前的接13转换方案通用性更强,更具实际使用 价值,如果将其整合到单片机学习开发实验板中. 由此设计制作出的单片机学习开发实验板其ISP编 程下载及在线仿真接口较过去而言将更加简洁,仅 需一根普通的两端为USB接口的连接线与电脑联机 即可完成ISP编程下载及在线仿真,并由电脑USB 接口提供5V电源.