1. Vad är TTL och vad har USB att göra med det?

På något sätt "Ali" väckte min uppmärksamhet mycket billigt uSB-UART-omvandlare. Till en början var jag inte riktigt säker på vad den här saken verkligen var. Produktens namn på engelska såg ut så här: "USB till TTL-omvandlare UART-modul CH340G CH340 3.3V 5V-omkopplare." Omnämnandet av UART och CH340G-chipet tycktes skingra tvivel, men gillade inte frasen "USB till TTL", som också var synlig på fotot av modulen, på undersidan. Faktum är att den frasen inte är vettig, vilket innebär att den öppnar ett stort utrymme för fri tolkning.

I teorin är frasen " USB till TTL"borde betyda" konvertera USB till TTL. "Ingen behöver förklara vad USB är nu, men inte många har hört talas om TTL. Så låt oss titta på historien och se vad är TTL.

Intressant nog gav både Google och Yandex för frågan "Vad är TTL" länkar om TTL från ett helt annat område. Så vad är det här för elektronik? Förkortningen TTL på ryska skiljer sig inte från den engelska versionen och står för transistor-transistor logik (TTL). Inledningsvis antydde detta koncept funktioner i den interna strukturen i vissa digitala mikrokretsar, en uppsättning tekniska lösningar, inklusive krets- och teknologiska. Bland annat satte TTL-standarden vägen kodande logiska signaler. Så till exempel kodades en logisk noll av en spänning nära den gemensamma strömtråden. Dessutom var den vanliga ledningen ansluten till minus från kraftkällan och togs som nollpotentialen. En logisk enhet kodades med en spänning nära matningsspänningen + 5V. Själva matningsspänningen + 5V har också blivit en integrerad del av TTL-standarden.

Det bör noteras att TTL-mikrokretsar vid en tidpunkt var mycket utbredda. I Sovjetunionen var K155-serien kanske den mest kända. Den utbredda användningen av dessa och liknande mikrokretsar tvingade hårdvaruutvecklare att följa samma metoder för att koda logiska noll- och logiska enhetssignaler som tillhandahålls av TTL-standarden för kompatibilitet.

Men ingenting står stilla. TTL-chips byggda på bipolära transistorer blev snart föråldrade. De förlorade starkt mot mer moderna mikrokretsar både i hastighet och energiförbrukning. De började ersättas av andra familjer av mikrokretsar baserade på MIS-strukturer (metall-dielektrisk halvledare) och på ett enkelt sätt - på fält-effekt-transistorer. Men signalkodningsstandarden skulle inte bli föråldrad, så många nya mikrokretsar, även utan att vara direkt relaterade till TTL: er, behöll kompatibiliteten med TTL: er. Själva TTL-mikrochippen blev gradvis en del av historien (även om de fortfarande används i amatörkonstruktioner fram till idag), och deras vanliga namn - förkortningen TTL - fick en något annan betydelse. nu TTL   bör tolkas som "standardspänningsnivåerna för kodning av logisk noll och en, som används i TTL-chips."

Och vad, mot bakgrund av ovanstående, kan orden "USB till TTL" betyda? Jag tror att det nu är klart varför denna fras inte är vettigt.

2. Gränssnittsomvandlare på CH340G-chipet

Jag beställde så småningom den här produkten. Det kostade mig en sändning på 44,30 rubel, det vill säga nästan för ingenting. Men detta är inte fallet när billigt är dåligt. När han var ansluten beslutade han omedelbart systemet (Windows 8.1). Det fanns inga problem med förarna. Tidigare anslöt jag redan en annan omvandlare till CH340 (den i form av en USB-COM-adapterkabel), så föraren stod redan. Jag måste säga att förra gången var det inte nödvändigt att leta efter en drivrutin och installera den manuellt - allt visade sig i automatiskt läge. Nu identifierade den tidigare installerade drivrutinen omedelbart den nya enheten.

Som förväntat visade det sig vara en USB-UART-omvandlare, som de jag köpte tidigare. Endast TXD och RXD härrör också från användbara signaler till modulkontakten. Naturligtvis passade detta mig inte. Att veta att mikrokretsen CH340G   ger bildandet av en komplett * uppsättning rS232-signaler, Jag köpte den här modulen med förväntan på ytterligare förbättring. Förresten, ett så lågt pris är till stor del en konsekvens av "underlägsenheten" i denna modul. Med bara TXD- och RXD-signaler är dess kapacitet starkt begränsad. Men med en fullständig uppsättning RS232-signaler blir modulens kapacitet och omfattning verkligen outtömlig (det är inte alls nödvändigt att använda RS232-ingångar och -utgångar strikt för det avsedda syftet). En sådan port kan till och med betraktas som en lågbit parallellport med godtycklig installation av signaler på tre utgångar och godtycklig polling av status för fyra ingångar. På den här webbplatsen kan du redan se olika alternativ för att använda en liknande modul. Men en omvandlare med en full uppsättning signaler är vanligtvis en storleksordning dyrare. Varför överbetala? För dig som är vän med en lödkolv är den bästa lösningen att köpa en "halvfärdig produkt" och få den till ett fullständigt skick.

* Med "komplett" uppsättning RS232-signaler här menar vi signaler COM-portäven om RS232-standarden ger många andra signaler som inte används i COM.

Jag lägger till att modulen har tre lysdioder (alla röda), varav den ena signalerar strömförsörjningen av USB-spänning, och de andra två visar status för TXD- och RXD-signaler (lyser upp vid en logisk noll, det vill säga vid låg spänning i förhållande till GND).

3. Modifiering av UART-modulen till en fullfjädrad RS232TTL

I allmänhet var all förfining endast att löda till motsvarande ben på chipet. För detta var det tidigare nödvändigt att skära ett fönster i ett värmekrympskal. Slutsats av slutsatser mikrochips CH340G   och rS232-signaler   se tabell Tab. 1.

Som framgår av tabellen finns alla signaler utom TXD och RXD på samma sida av chipet, men TXD och RXD skickas redan ut till kontakten, så det var nödvändigt att löda ytterligare ledningar på ena sidan.

4. Testa omvandlaren på CH340G-chipet

För att säkerställa att modulen fungerar och att den verkligen säkerställer driften av alla signaler som är karakteristiska för COM-porten genomförde jag sin rigorösa testning. Alla tester som sagt sägs utan problem, varifrån jag drar slutsatsen att denna gränssnittsomvandlare kan rekommenderas för användning i alla enheter och konstruktioner som kräver en datoranslutning till RS232TTL. Inklusive för användning som mikrokontrollerprogrammerare, som beskrivs i artikeln.

Testning genomfördes med flera skript för programmet Perpetuum M. Du kan också testa din omvandlare. Ladda ner (de är förpackade i ett arkiv) och separat. Glöm inte att kontrollera och, vid behov, ändra portnumret i skripten, annars fungerar de inte. Du kan ta reda på portnumret i ditt fall genom Windows enhetshanteraren. I början av varje skript (och du kan öppna dem med en textredigerare, till exempel anteckningsblock), ser du raden "Portname \u003d" COM3 ";". I stället för nummer 3, placera det nummer du vill ha. Om till exempel en COM4-enhet visas i enhetshanteraren när en modul är ansluten måste du i varje scenario ange "COM4" i stället för "COM3".

Nu ska jag berätta mer om testprocessen. Först installerade jag en bygel mellan stiften på kontakten TXD   och RXDså att sändardata omedelbart föll in i mottagaren. Således slingade jag porten så att den kunde överföra data till sig själv. Detta gör att du kan kontrollera både sändaren och mottagaren samtidigt utan att ansluta till en annan port. Sedan körde jag skriptet "Testa en COM-port genom att överföra en fil genom den" och valde en 653 Kb fil som dök upp av misstag. Filkopian var framgångsrik. Den kopierade filen visade sig vara helt identisk med originalet, vilket indikerar användbarheten hos mottagaren och sändaren på UART-modulen.

Därefter körde jag sekvenserna skriptet "Test TXD COM-portutgång", "Test DTR COM-portutgång" och "Testa RTS COM-portutgång", efter att ha anslutit en voltmeter till motsvarande utgång för varje fall. När jag skrev in nollor och sådana i dialogrutan för programmet såg jag till att de framgångsrikt visas på portens utgångar. Det visade sig att TXD-utgången visar logiska nivåer utan inversion, det vill säga när noll matas ut, låg spänning visas, när den matar ut en, den verkar hög, och DTR- och RTS-utgångarna arbetar med inversion. Detta måste beaktas när man använder denna modul under utveckling.

Sedan körde jag skriptet "Test COM-portingångar", som i realtid visar status för fyra portingångar samtidigt: CTS, DSR, RI, DCD. Genom 5,6K-motståndet började jag ansluta var och en av ingångarna efter varandra med antingen en gemensam tråd (GND) eller med en + 5V kraftledning. Det visade sig följande. Alla ingångar är operativa, alla, när de är programmerade, utfärdar ett omvänt tillstånd. Alla har en "drag" till matningsspänningen, det vill säga den "hängande" ingången har en logisk enhetsnivå och följaktligen, på grund av inversionen, läses den programmatiskt som "0". När du ansluter en ingång genom ett 5,6K-motstånd till en GND-kontaktstift går varje ingång enkelt i ett logiskt nolltillstånd (läses programmatiskt som "1"), vilket innebär att motståndet för den inbyggda "pull-up" är åtminstone en storleksordning högre än 5,6K. Observera att det i moduler på PL2303-chipet är mycket svårare att "avbryta" den inbyggda "pull-up" på grund av dess låga motstånd.

För att sammanfatta: utöver möjligheten för seriell dataöverföring via UART har vi tre oberoende kontrollerade utgångar ( TXD, DTR, RTS), varav en direkt (TXD) och två inversa, samt fyra mjukvarorundersökta inversingångar med en "drag" till matningsspänningen ( CTS, DSR, RI, DCD). Om du planerar att använda UART kommer det bara att finnas två oberoende utgångar, eftersom TXD-utgången är en signal från UART-sändaren. Detta gäller inte ingångarna - det kommer fortfarande att finnas fyra av dem.

Jag måste säga ytterligare en möjlighet, som förmodligen gör det möjligt för bygeln att ändra nivån på logikenheten vid utgångarna, beroende på vilken spänning mikrokretsarna som är anslutna till den här modulen drivs av: 5V eller 3.3V. Det vill säga att frågan om matchningsnivåer tas upp. Jag skriver om detta "chip" med viss försummelse, eftersom det implementeras på något sätt konstigt och inte orsakar förtroende. Men det finns inget speciellt behov för det, för håller med om nivåer mellan 5V och 3.3V är lätt på andra sätt. Och här är saken. Modulen har tre stift: 5V, VCC och 3.3V. En bygel (den ingår även i satsen) kan stängas med 5V och VCC, eller VCC och 3.3V. Och du kan inte ställa in det alls, eftersom i full frånvaro av en bygel fungerar allt på samma sätt som om det är installerat mellan VCC och 3.3V. Spänningen på 5V-stiftet motsvarar spänningen på USB-portens + 5V-ledning. Det finns en spänning på 3,8 V på VCC-stiftet när det inte finns någon bygel, och cirka 3,2 V på 3,3V-stiftet. Om bygeln är installerad mellan 5V och VCC, uppstår i princip inga frågor - TTL-nivåer fungerar, det vill säga den logiska enheten når fem volt. Men om du installerar en bygel mellan VCC och 3.3V, uppstår frågor eftersom spänningen på 3,3V-stiftet stiger till 3,8V (som den var på VCC innan jumpern installerades), och logikenheten når 3,6 vid portens utgångar ... 3.8V, vilket är lite för 3.3V. Utan en jumper installerad vid utgångarna når enhetsnivån också 3,6 ... 3,8V. Kanske kommer ingenting att brinna ut på samma gång, men betoning på maximalt tillåtna värden är inte den bästa faktorn för tillförlitlighet.

5. Fördelar och nackdelar med omvandlaren på CH340G

Av bristerna noterade jag bara två mindre bagateller som kan ignoreras med ett kompetent tillvägagångssätt. En av dem är inte riktigt bra avtal med 3.3V-standarden. Men om du inte använder 3,3V ström, eller använder, men uppgiften att matcha nivåerna inte är ett problem för dig, är allt i ordning. Det andra minus är att alla lysdioder för denna modul i samma färg är röda, vilket gör att du kommer ihåg deras plats om du vill navigera i dem. Men i praktiken är behovet av lysdioder inte så stort, men om du fortfarande behöver dem kan du byta ut dem med dina egna.

Det finns definitivt fler plussmål. Först och främst, frånvaron av problem med förare gläder sig. Som jag sa ovan för mikrochips CH340-drivrutin på Windows installeras automatiskt, inklusive de senaste OS-versionerna. Men med omvandlarna på PL2303-chipet är allt mycket mer komplicerat. För äldre chips finns det inga drivrutiner för nya versioner av Windows. Och de gamla chipsen släpptes i det förflutna havet. Om jag inte misstar mig var det anledningen till att utvecklarna inte stödde de gamla chips. Det verkar som om det fanns något slags upphovsrättsproblem - det fanns en hel del förfalskade mikrokretsar på marknaden. Och sedan ändrade utvecklarna, utan att grundläggande förändra någonting i det nya chipet, bara hur det svarar på en förarens begäran. Grovt sagt, på frågan "Vem är du?", Började den nya mikrokretsen svara: "Jag är Vasya-plus." Och om föraren får svaret "Jag är Vasya", säger han till detta chip: "Gå igenom skogen, Vasya utan ett pluss." Det är rent tekniskt, den nya föraren kan väl fungera med det gamla chipet. Så vitt jag vet finns det till och med sätt att kringgå denna olycka - antingen på något sätt tvingas den nya föraren att arbeta med den gamla mikrokretsen, eller så är den gamla föraren "skruvad" till det nya operativsystemet.

En annan bekvämlighet med den här modulen är att tonhöjden på terminalerna för CH340G-chipet är mycket större, så att lödning är mycket enklare. Denna mikrokrets har bara 16 slutsatser, bland vilka i princip bara allt du behöver, till skillnad från PL2303, där det tydligen finns slutsatser för alla tillfällen.

Enligt min mening kan det höga motståndet att "dra upp" ingångarna också betraktas som ett plus, vilket minskar den logiska nollströmmen, vilket innebär att det ställer mindre krav på signalkällan. Om kraven för skydd mot störningar är mycket höga, kan du enkelt organisera en extra "pull-up" med ett externt motstånd. När du använder denna modul i rollen (se bilden till höger) kan du placera alla motstånd med samma motstånd (1K ... 4.3K). Det vill säga att kraftigt sänka motståndet vid ingången till CTS krävs inte.

Jag kommer också att tillägga att jag tidigare genomförde ett jämförande test av två omvandlare på mikrokretsar PL2303   och CH340. CH340 vann definitivt - i extrema lägen var det mycket svårare att få fel i den. Trots att det var en omvandlare av en annan design (adapterkabel), men det verkar för mig, kan vi förvänta oss att andra modeller av CH340-familjekonverterare inte är mindre tillförlitliga.

Om du har frågor eller kommentarer om den här artikeln, skriv till eller via mail.ru (jkit box).

Från korrespondens med en webbplatsbesökare

05/12/2017 Gäst:
  Hej, Eugene.
htm
  Jag har samma omvandlare (en till en).
Faktum är att jag måste uppgradera FlySky i6-utrustningen till 10 kanaler. Ursprungligen är bygeln i "VCC-3V3" -läge. Förstod jag rätt att det borde lämnas så? Tyvärr, men jag är inte med i ämnet, därför ställer jag den här frågan. Jag vill inte bränna något.

14.05.2017
  Hej, Vladimir!
  Svaret på din fråga beror på de tekniska egenskaperna för utrustningen som du ansluter modulen till CH340G. Jag har inte stött på den här utrustningen, så jag kan inte säga något säkert. Länken som du gav ger ett fel på 404. Men även om länken fungerade, skulle jag knappast ha hittat tid att i detalj förstå den utrustningen. Försök först VCC-3V3. Jag tror att det inte blir värre. Bara i fallet, sätta 1 kOhm-motstånd i varje signalledning (detta beror på att faktiskt inte 3,3 V, men mer).

05/14/2017 Gäst:
  Hej, Eugene.
  Tack för tipset! Det är faktiskt bättre att börja i det små.
  Och 1 kOhm - baserat på vilken ström var det? (Jag vet bara inte vilka strömmar som flödar genom signalledningen och kunde inte hitta någonstans)

17.05.2017
  Hej, Vladimir!
  Frågan formuleras felaktigt. Varför behöver du veta strömmen? Jag tog 1 kOhm “för ögat”, på grundval av att om någonstans, till och med på något sätt, 5 V oavsiktligt applicerades på motståndet (och mer, i teorin, inte borde vara i närheten), så skulle strömmen vara 5 mA, vilket bör inte leda till negativa konsekvenser.

05/17/2017 Gäst:
  Hej, Eugene.
  Han talade om strömmen, för om det är nära noll, kommer det inte att finnas något spänningsfall över motståndet och utgången blir densamma 3,6 V istället för 3,3 V. Men jag förstod betydelsen av din återförsäkring, tack för kommentaren.

19.05.2017
  Hej, Vladimir!
  Det finns helt olinjära element. Och poängen är inte att den extra 0,3 V kan bryta igenom något med spänning, utan bara att till och med en liten spänningsökning plötsligt kan orsaka en icke linjärt snabb ökning av strömmen. Till exempel kan skyddande dioder vid ingångarna etc. öppna. Motståndet ger linearitet till kretsen och tillåter inte en sådan utveckling av händelser. Och normala strömmar är vanligtvis små (även om det inte alltid är), så motståndet bör inte störa. Ett undantag är inloppet med lågimpedanslyft. Då kommer motståndet inte att låta den "övervinna" och kommer inte att fungera. Detta upptäcks av ett oscilloskop, eller till och med en voltmeter (i statiskt läge).

05/19/2017 Gäst:
  Hej, Eugene.
  Tack så mycket för den detaljerade förklaringen. Nu förstår jag åtminstone själva mekanismen för ett sådant skydd. Och sedan tänkte jag att kineserna specifikt kunde öka spänningen med hänsyn till fallet när lasten är på. Nu är det tydligt att detta helt enkelt är en brist.

20.05.2017
  Hej, Vladimir!
Så att spänningen inte "sjunker" när lasten ansluts, öka utgångens lastkapacitet. "Extra" spänning läggs inte till för detta. Naturligtvis är 3,6 V istället för 3,3 V inte så mycket, och det är osannolikt att något kommer att gå sönder på grund av detta. Men det är farligt att mata 3,8 V till ingången på en mikrokrets som drivs av en 3,3 V-källa, eftersom extra 0,5 V redan är ganska kapabel att öppna skyddsdioden vid ingången, och om utgångens lastkapacitet är stor kan det skada ingången som är ansluten till den . Ett "säkerhets" motstånd förhindrar detta.