1. Qu’est-ce que TTL et qu’a-t-on à faire avec l’USB?

En quelque sorte sur "Ali" a attiré mon attention très peu coûteux convertisseur USB-UART. Au début, je ne savais pas vraiment ce que c'était. Le nom du produit en anglais se présentait ainsi: "Convertisseur USB vers TTL Module UART CH340G CH340 3.3V 5V." La mention de l'UART et de la puce CH340G semblait dissiper les doutes, mais n'aimait pas l'expression "USB to TTL", également visible sur la photo du module, sur sa face inférieure. Le fait est que cette phrase n’a pas de sens, ce qui signifie qu’elle ouvre un vaste champ d’interprétation libre.

En théorie, la phrase " USB vers TTL"devrait signifier" convertir l'USB en TTL. "Personne n'a besoin d'expliquer ce qu'est l'USB, mais peu de gens ont entendu parler de TTL. Voyons l'historique et voyons qu'est-ce que TTL.

Fait intéressant, à la fois Google et Yandex pour la requête "Qu'est-ce que TTL" ont donné des liens sur TTL à partir d'une zone complètement différente. Alors, qu'est-ce que c'est pour l'électronique? L'abréviation TTL en russe ne diffère pas de la version anglaise et signifie logique transistor-transistor (TTL). Initialement, ce concept impliquait des caractéristiques de la structure interne de certains microcircuits numériques, un ensemble de solutions techniques, notamment de circuits et technologiques. Entre autres choses, le standard TTL ouvre la voie signaux logiques de codage. Ainsi, par exemple, un zéro logique était codé par une tension proche du fil électrique commun. De plus, le fil commun était connecté au moins de la source d'alimentation et était pris comme potentiel zéro - masse. Une unité logique était codée avec une tension proche de la tension d'alimentation + 5V. La tension d'alimentation de + 5 V est elle-même devenue une partie intégrante de la norme TTL.

Il convient de noter que les microcircuits TTL à une époque étaient très répandus. En Union soviétique, le plus célèbre est peut-être la série K155. L'utilisation généralisée de ces microcircuits et de ceux similaires, a obligé les développeurs de matériel à adhérer aux mêmes méthodes de codage des signaux de zéro logique et d'unité logique que celles fournies par la norme TTL en matière de compatibilité.

Mais rien ne reste immobile. Les puces TTL construites sur des transistors bipolaires sont rapidement devenues obsolètes. Ils ont fortement perdu face à des microcircuits plus modernes, à la fois en vitesse et en consommation d'énergie. Ils ont commencé à être remplacés par d'autres familles de microcircuits basés sur des structures MIS (métal-diélectrique-semi-conducteur) et, de manière simple, sur des transistors à effet de champ. Mais la norme de codage du signal ne deviendrait pas obsolète, de sorte que de nombreux nouveaux microcircuits, même sans être directement liés aux TTL, ont conservé la compatibilité avec les TTL. Les micropuces TTL elles-mêmes sont progressivement devenues une partie de l’histoire (bien qu’elles soient encore utilisées dans les constructions amateurs à ce jour), et leur nom commun - l’abréviation TTL - a pris un sens légèrement différent. Maintenant TTL  doit être interprété comme "les niveaux de tension standard pour coder le zéro logique et un, utilisés dans les puces TTL".

Et à la lumière de ce qui précède, que signifient les mots «USB to TTL»? Je pense que l’on comprend maintenant pourquoi cette phrase n’a pas de sens.

2. Convertisseur d'interface sur la puce CH340G

J'ai finalement commandé ce produit. Cela m'a coûté un envoi de 44,30 roubles, c'est-à-dire presque pour rien. Mais ce n'est pas le cas quand bon marché est mauvais. Une fois connecté, il choisit immédiatement le système (Windows 8.1). Il n'y avait pas de problèmes avec les pilotes. Auparavant, j'avais déjà connecté un autre convertisseur au CH340 (sous la forme d'un câble adaptateur USB-COM), de sorte que le pilote était déjà opérationnel. Je dois dire que la dernière fois, il n'était pas nécessaire de rechercher un pilote et de l'installer manuellement - tout s'est avéré en mode automatique. Maintenant, le pilote précédemment installé a immédiatement reconnu le nouveau périphérique.

Comme prévu, il s’est avéré qu’il s’agissait d’un convertisseur USB-UART, comme ceux que j’avais achetés précédemment. Seuls TXD et RXD sont également dérivés de signaux utiles au connecteur de module. Bien sûr, cela ne me convenait pas. Sachant que le microcircuit CH340G  fournit la formation d'un ensemble * complet signaux RS232, J’ai acheté ce module dans l’espoir de l’améliorer encore. À propos, un prix aussi bas est en grande partie une conséquence de "l'infériorité" de ce module. Avec les seuls signaux TXD et RXD, ses capacités sont sévèrement limitées. Mais avec un ensemble complet de signaux RS232, les capacités et la portée du module deviennent véritablement inépuisables (il n’est pas du tout nécessaire d’utiliser les entrées et sorties RS232 strictement pour leur usage prévu). Un tel port peut même être considéré comme un low-bit port parallèle avec installation arbitraire de signaux sur trois sorties et interrogation arbitraire de l'état de quatre entrées. Sur ce site, vous pouvez déjà voir différentes options pour utiliser un module similaire. Mais un convertisseur avec un ensemble complet de signaux coûte généralement plus cher d'un ordre de grandeur. Pourquoi payer trop cher? Pour ceux qui sont amis avec un fer à souder, la meilleure solution consiste à acheter un "produit semi-fini" et à l'amener à l'état complet.

* Par ensemble "complet" de signaux RS232, nous entendons des signaux Port COMbien que la norme RS232 fournisse de nombreux autres signaux qui ne sont pas utilisés dans COM.

J'ajoute que le module comporte trois voyants (tous rouges), l'un signalant l'alimentation en tension USB et les deux autres indiquant l'état des signaux TXD et RXD (s'allumant à un zéro logique, c'est-à-dire à basse tension par rapport à GND).

3. Modification du module UART en RS232TTL à part entière

En général, tout le raffinement consistait uniquement à souder aux pattes correspondantes de la puce. Pour cela, il fallait auparavant couper une fenêtre dans une coque thermo-rétractable. Conclusion des conclusions puces CH340G  et signaux RS232  voir tableau Tab. 1.

Comme le montre le tableau, tous les signaux sauf TXD et RXD se trouvent du même côté de la puce, mais TXD et RXD sont déjà sortis sur le connecteur. Il était donc nécessaire de souder des fils supplémentaires sur un seul côté.

4. Test du convertisseur sur la puce CH340G

Pour vérifier que le module fonctionne correctement et qu'il garantit réellement le fonctionnement de tous les signaux caractéristiques du port COM, j'ai effectué des tests rigoureux. Tous les tests ont été réussis, comme on dit, sans anicroche, ce qui a permis de conclure que ce convertisseur d'interface peut être recommandé pour une utilisation dans des dispositifs et conceptions nécessitant une connexion d'ordinateur à RS232TTL. Y compris pour une utilisation en tant que programmeur de microcontrôleur, comme décrit dans l'article.

Les tests ont été réalisés à l'aide de plusieurs scripts pour le programme Perpetuum M. Vous pouvez également tester votre convertisseur. Téléchargez (ils sont emballés dans une archive) et séparément. N'oubliez pas de vérifier et, si nécessaire, de changer le numéro de port dans les scripts, sinon ils ne fonctionneront pas. Vous pouvez trouver le numéro de port dans votre cas via le gestionnaire de périphériques Windows. Au début de chaque script (et vous pouvez les ouvrir avec un éditeur de texte, par exemple, le bloc-notes), vous verrez la ligne "Nom du port \u003d" COM3 ";". Au lieu du nombre 3, mettez le nombre que vous voulez. Par exemple, si un périphérique COM4 apparaît dans le gestionnaire de périphériques lorsqu'un module est connecté, vous devez spécifier dans chaque scénario "COM4" au lieu de "COM3".

Maintenant, je vais vous en dire plus sur le processus de test. J'ai d'abord installé un cavalier entre les broches du connecteur Txd  et Rxdde sorte que les données de l'émetteur sont immédiatement tombées dans le récepteur. Ainsi, j'ai bouclé le port afin qu'il puisse transférer des données vers lui-même. Cela vous permet de vérifier simultanément l'émetteur et le récepteur sans vous connecter à un autre port. Ensuite, j'ai exécuté le script "Tester un port COM en y transférant un fichier" et sélectionné un fichier de 653 Ko qui s'est trouvé accidentellement. La copie du fichier a réussi. Le fichier copié s’est avéré être absolument identique à l’original, ce qui indique que le récepteur et l’émetteur du module UART sont facilement utilisables.

Ensuite, j'ai exécuté séquentiellement les scripts “Tester la sortie du port COM TXD”, “Tester la sortie du port COM DTR” et “Tester la sortie du port COM RTS”, après avoir préalablement connecté un voltmètre à la sortie correspondante pour chaque cas. En entrant des zéros et des uns dans la boîte de dialogue du programme, je me suis assuré qu’ils s’affichent correctement sur les sorties du port. Il s’est avéré que la sortie TXD affiche les niveaux logiques sans inversion, c’est-à-dire que lorsque zéro est émis, une tension basse apparaît, lorsqu’elle en émet une, il apparaît haut et les sorties DTR et RTS fonctionnent avec inversion. Ceci doit être pris en compte lors de l'utilisation de ce module en développement.

Ensuite, j'ai exécuté le script «Test des entrées de port COM», qui affiche en temps réel l'état de quatre entrées de port à la fois: CTS, DSR, RI, DCD. Grâce à la résistance de 5,6 K, j'ai commencé à connecter chacune des entrées l'une après l'autre avec un fil commun (GND) ou avec une ligne d'alimentation + 5V. Il s'est avéré ce qui suit. Toutes les entrées sont opérationnelles et toutes, une fois programmées, émettent un état inverse. Tout le monde a un "pull" sur la tension d'alimentation, c'est-à-dire que l'entrée "suspendue" a un niveau d'unité logique et, par conséquent, en raison de l'inversion, elle est lue par programme comme "0". Lorsque vous connectez une entrée via une résistance de 5,6 K à une broche de connecteur GND, chaque entrée passe facilement à un état logique zéro (la valeur programmée est «1»), ce qui signifie que la résistance du «pull-up» intégré est au moins d'un ordre de grandeur supérieur à 5,6 K. Notez que dans les modules de la puce PL2303, il est beaucoup plus difficile d’interrompre le «pull-up» intégré en raison de sa faible résistance.

En résumé, outre la possibilité de transfert de données série via UART, nous disposons de trois sorties contrôlées indépendamment ( TXD, DTR, RTS), dont une directe (TXD) et deux inverses, ainsi que quatre entrées inverses interrogées par logiciel avec un "pull" vers la tension d'alimentation ( CTS, DSR, RI, DCD) Si vous prévoyez d'utiliser UART, il n'y aura que deux sorties indépendantes, car la sortie TXD est un signal de l'émetteur UART. Cela ne concerne pas les intrants - il y en aura toujours quatre.

Je dois dire une dernière possibilité, qui permet supposément au cavalier de modifier le niveau de l’unité logique aux sorties, en fonction de la tension à laquelle les microcircuits connectés à ce module sont alimentés: 5V ou 3,3V. C'est-à-dire que la question des niveaux correspondants est en cours de traitement. J'écris à propos de cette "puce" avec une certaine négligence, car elle est mise en œuvre d'une manière étrange et ne crée pas de confiance. Cependant, cela n’a pas de raison particulière, car convenir des niveaux entre 5V et 3.3V est facile à d'autres égards. Et voici la chose. Le module a trois broches: 5V, VCC et 3.3V. Un cavalier (il est même inclus dans le kit) peut être fermé avec 5V et VCC, ou VCC et 3.3V. Et vous ne pouvez pas le régler du tout, car en l’absence totale de cavalier, tout fonctionne de la même manière que s’il est installé entre VCC et 3.3V. La tension sur la broche 5V correspond à la tension du fil + 5V du port USB. Il y a une tension d'environ 3,8 V sur la broche VCC lorsqu'il n'y a pas de cavalier et d'environ 3,2 V sur la broche 3,3V. Si le cavalier est installé entre 5V et VCC, en principe, aucune question ne se pose. Les niveaux TTL fonctionnent, c'est-à-dire qu'une unité logique atteint cinq volts. Mais si vous installez un cavalier entre VCC et 3,3 V, vous vous posez des questions car dans ce cas, la tension sur la broche 3,3 V monte à 3,8 V (comme c'était le cas sur VCC avant que le cavalier ne soit installé) et que l'unité logique atteigne 3,6 sorties ... 3.8V, ce qui est un peu cher pour 3.3V. Sans cavalier installé aux sorties, le niveau de l'unité atteint également 3,6 ... 3,8V. Peut-être que rien ne brûlera en même temps, mais insister sur les valeurs maximales admissibles n'est pas le meilleur facteur de fiabilité.

5. Avantages et inconvénients du convertisseur sur CH340G

Parmi les lacunes, j’ai noté seulement deux petites bêtises auxquelles vous ne pouvez pas prêter attention avec une approche compétente. L'un d'eux n'est pas tout à fait un bon accord avec la norme 3.3V. Mais si vous n'utilisez pas l'alimentation 3,3 V, ou utilisez, mais que la tâche de faire correspondre les niveaux n'est pas un problème pour vous, alors tout est en ordre. Le deuxième inconvénient est que tous les voyants de ce module de la même couleur sont rouges, ce qui vous permet de vous rappeler leur emplacement si vous souhaitez les parcourir. Mais dans la pratique, le besoin de LED n’est pas si important, mais si vous en avez encore besoin, vous pouvez les remplacer par les vôtres.

Il y a certainement plus d'avantages. Tout d'abord, l'absence de problèmes avec les conducteurs plaît. Comme je l'ai dit plus haut, pour les puces Pilote CH340 sous Windows sont installés automatiquement, y compris les dernières versions du système d'exploitation. Mais avec les convertisseurs sur la puce PL2303, tout est beaucoup plus compliqué. Pour les puces plus anciennes, il n’existe aucun pilote pour les nouvelles versions de Windows. Et les vieux jetons ont été libérés dans la mer passée. Si je ne me trompe pas, c'est la raison pour laquelle les développeurs ne supportaient pas les anciennes puces. Il semble qu'il y ait eu une sorte de problème de copyright - il y avait beaucoup de microcircuits contrefaits sur le marché. Et ensuite, les développeurs, sans rien changer fondamentalement dans la nouvelle puce, ont uniquement changé la façon dont elle répond à une demande du pilote. Grosso modo, à la question "Qui es-tu?", Le nouveau microcircuit a commencé à répondre: "Je suis Vasya-plus". Et si le conducteur reçoit la réponse "Je suis Vasya", il dit à cette puce: "Traversez la forêt, Vasya sans plus." C’est-à-dire, purement technique, le nouveau pilote pourrait bien fonctionner avec l’ancienne puce. Autant que je sache, il existe même des moyens de contourner ce malheur - soit le nouveau pilote est forcé de travailler avec l'ancien microcircuit, soit l'ancien est "vissé" au nouveau système d'exploitation.

Un autre avantage de ce module est que le pas des bornes de la puce CH340G est beaucoup plus grand, ce qui facilite la soudure. Ce microcircuit ne contient que 16 conclusions, parmi lesquelles, fondamentalement, tout ce dont vous avez besoin, contrairement à PL2303, où, apparemment, il existe des conclusions pour toutes les occasions.

À mon avis, la grande résistance à la «remontée» des entrées peut également être considérée comme un avantage, ce qui réduit le courant logique zéro, ce qui signifie que la source du signal est moins sollicitée. Si les exigences en matière de protection contre les interférences sont très élevées, vous pouvez facilement organiser un «réenclenchement» supplémentaire avec une résistance externe. Lorsque vous utilisez ce module dans le rôle (voir la figure à droite), vous pouvez placer toutes les résistances avec la même résistance (1K ... 4,3K). En d'autres termes, il n'est pas nécessaire de réduire considérablement la résistance à l'entrée du CTS.

J'ajouterai également que par le passé, j'ai effectué un test comparatif de deux convertisseurs sur microcircuits PL2303  et CH340. Le CH340 a définitivement gagné - dans les modes extrêmes, y avoir des dysfonctionnements était beaucoup plus difficile. Même s’il s’agissait d’un convertisseur de conception différente (cordon d’adaptateur), il me semble toutefois que d’autres modèles de convertisseurs de la famille CH340 ne sont pas moins fiables.

Si vous avez des questions ou des commentaires à propos de cet article, écrivez à ou par mail.ru (boîte jkit).

De la correspondance avec un visiteur du site

12/05/2017 Invité:
  Bonjour Eugene.
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  J'ai le même convertisseur (un à un).
Le fait est que je dois mettre à niveau l'équipement FlySky i6 sur 10 canaux. Initialement, le cavalier est en position "VCC-3V3". Ai-je bien compris qu'il faille le laisser? Désolé, mais je ne suis pas dans le sujet, donc je pose cette question. Je ne veux pas brûler quelque chose.

14.05.2017
  Bonjour Vladimir!
  La réponse à votre question dépend des caractéristiques techniques de l'équipement auquel vous raccordez le module sur le CH340G. Je n’ai pas rencontré cet équipement, je ne peux donc rien dire à coup sûr. Le lien que vous avez donné donne une erreur de 404. Mais, même si le lien fonctionnait, j'aurais difficilement trouvé le temps de comprendre en détail cet équipement. Essayez d’abord le VCC-3V3. Je pense que ce ne sera pas pire. Juste au cas où, mettez des résistances de 1 kOhm dans chaque fil de signal (ceci est dû au fait qu’il n’ya pas 3,3 V, mais plus).

14/05/2017 Invité:
  Bonjour Eugene.
  Merci pour le tuyau! En effet, il vaut mieux commencer petit.
  Et 1 kOhm - en fonction de quel courant était-il? (Je ne sais tout simplement pas quels courants circulent dans le fil de signal et je ne les ai trouvés nulle part)

17.05.2017
  Bonjour Vladimir!
  La question est mal formulée. Pourquoi avez-vous besoin de connaître le courant? J'ai pris 1 kOhm "à l'œil", car si quelque part, même d'une manière ou d'une autre, 5 V étaient appliqués accidentellement à la résistance (et plus, en théorie, ne devraient pas être à proximité), le courant serait de 5 mA, ce qui ne devrait pas avoir de conséquences négatives.

17/05/2017 Invité:
  Bonjour Eugene.
  Il a parlé du courant, parce que si elle est proche de zéro, alors il n'y aura pas de chute de tension sur la résistance et la sortie sera la même 3,6 V au lieu de 3,3 V. Mais j'ai compris le sens de votre réassurance, merci pour le commentaire.

19.05.2017
  Bonjour Vladimir!
  Il y a des éléments complètement non linéaires. Et l’important n’est pas que le supplément de 0,3 V puisse traverser un élément sous tension, mais que même une légère augmentation de la tension puisse provoquer une augmentation soudaine et non rapide du courant. Par exemple, des diodes de protection aux entrées, etc. peuvent s’ouvrir. La résistance confère une linéarité au circuit et ne permet pas un tel développement d’événements. Et comme les courants normaux sont généralement faibles (bien que pas toujours), la résistance ne doit pas interférer. L'entrée de levage à faible impédance constitue une exception. Ensuite, la résistance ne lui permettra pas de "vaincre" et ne fonctionnera pas. Ceci est détecté par un oscilloscope, voire un voltmètre (en mode statique).

19/05/2017 Invité:
  Bonjour Eugene.
  Merci beaucoup pour l'explication détaillée. Maintenant au moins je comprends le mécanisme même de cette protection. Et puis j'ai pensé que les Chinois pourraient augmenter spécifiquement la tension en tenant compte de la chute lorsque la charge est allumée. Maintenant, il est clair qu’il s’agit simplement d’une faille.

20.05.2017
  Bonjour Vladimir!
Pour que la tension ne "s'affaisse" pas lors de la connexion de la charge, augmentez la capacité de charge de la sortie. La tension "Extra" n'est pas ajoutée pour cela. Bien sûr, 3,6 V au lieu de 3,3 V n'est pas si important, et il est peu probable que quelque chose se brise à cause de cela. Mais il est dangereux d’alimenter 3,8 V à l’entrée d’un microcircuit alimenté par une source de 3,3 V, car un supplément de 0,5 V est déjà tout à fait capable d’ouvrir la diode de protection en entrée et, si la capacité de charge de la sortie est importante, elle peut endommager l’entrée connectée . Une résistance "de sécurité" empêche cela.