Двухпортовый USB-UART адаптер на чипе FT2232D

В продолжение моей предыдущей статьи по сборке USB-UART адаптера на микроконтроллере STM32, решил собрать ещё один вариант адаптера - на специализированной микросхеме FT2232D. Микросхема является USB-UART преобразователем с двумя интерфейсами UART на борту. Из преимуществ, по сравнению с адаптером из предыдущей статьи, следует отметить следующие:

•  не требует прошивки,
•  может работать на более высоких скоростях UART (до 3 МБод/с),
•  имеет улучшенную светодиодную индикацию (длительность свечения светодиода не привязана к длительности передачи байта).

Из недостатков - содержит только два UART интерфейса, вместо трёх. Конечно, существуют подобные микросхемы и с большим количеством UART интерфейсов, например, FT4232 с четырьмя UART интерфейсами. Но использовать такое количество UART-ов одновременно требуется крайне редко, поэтому я ограничился микросхемой FT2232D с двумя UART-ами.

Так как про микросхему FT2232D в интернете существует большое количество статей, подробно останавливаться на описании её возможностей (а это далеко не только UART) я не буду. Вместо этого, предлагаю сразу перейти к делу.
Схема устройства.

Помимо классических LDO стабилизаторов и фильтрующих конденсаторов, схема содержит буферные микросхемы, необходимые для защиты выводов UART микросхемы FT2232D от воздействия статики, а также для согласования логичеких уровней UART по напряжению. Напряжение логических уровней UART выбирается при помощи джампера, доступны фиксированные напряжения: 1,8В; 3,3В; 5В. Также предусмотрена установка произвольного напряжения в диапазоне 1,65В - 5В, при этом джампер выбора напряжения необходимо снять, а напряжение с отлаживаемого устройства подать на UART адаптер для питания согласующих буферов.Также на схеме имеется микросхема памяти EEPROM 93C46, позволяющая изменять и сохранять конфигурацию для микросхемы FT2232D. Стабилитроны совместно с резисторами защищают микросхемы согласующих буферов от воздействия статики и превышения допустимого напряжения. На обоих UART интерфейсах задействованы только линии RX и TX, поэтому управление потоком программное.

Внешний вид печатной платы в процессе разработки.

Печатная плата после производства.

Промывка плат в ультразвуковой ванне.

Печатная плата после монтажа компонентов.

Установил плату в корпус.

Как видно, общая конструкция адаптера заимствована из моей предыдущей статьи. Применён корпус "BOX-G025", конструкция которого показалась мне очень удачной.

Светодиодная индикация реализована на светодиодах Kingbright серии L13. Всего адаптер имеет 6 светодиодов:

•  один светодиод индицирует подачу питания;
•  один светодиод индицирует завершение энумерации на USB шине и готовность устройства к работе;
•  два светодиода индицируют работу линий RX/TX UART канала "A";
•  два светодиода индицируют работу линий RX/TX UART канала "B".

Теперь необходимо снабдить корпус стикерами. Распечатал их на обычной бумаге, покрыл слоем канцелярского скотча, аккуратно вырезал по контуру:

Наклеил слой двустороннего скотча, ещё раз вырезал по контуру, стикеры готовы.

Внешний вид готового устройства.

На фото справа виден джампер выбора напряжения логических уровней UART.

Устройство получилось простым и удобным в использовании. Для желающих собрать себе такое же утройство, в конце статьи я приложил все необходимые материалы, включая gerber-файлы для заказа плат, и BOM-файл для покупки компонентов.

Если одновременное использование двух (и более) адаптеров FT2232D на одном компьютере не планируется, то микросхему EEPROM 93C46 можно не устанавливать.

Если планируется одновременное подключение и использование двух (и более) адаптеров FT2232D на одном компьютере, то необходимо для каждой микросхемы сгенерировать серийный номер и записать его во внешнюю EEPROM. Сделать это можно двумя способами.

Способ 1.

Скачать и запустить утилиту "FT-Prog", нажать "Devices -> Scan and Parse", выбрать строку "USB String Descriptors", установить галочки "Serial Number Enabled" и "Auto Generate Serial", затем записать настройки, используя пункт "Devices -> Program". Серийный номер автоматически сгенерируется перед записью. Затем необходимо снова нажать "Devices -> Scan and Parse", и убедиться в том, что серийный номер теперь отображается.

Способ 2.

Прошивка EEPROM через внешний программатор. Для этого необходимо предварительно перевести микросхему FT2232D в состояние сброса, переключив DIP-переключатель SW1 в положение "ON", при этом все выводы FT2232 переходят в высокоимпедансное состояние, и она не будет мешать процессу прошивки EEPROM 93C46. Выставить на программаторе напряжение логических уровней 3,3В. Затем подключить программатор к разъёму XP2. При помощи программатора стереть микросхему EEPROM и записать в неё прошивку. Архив с прошивками EEPROM прикреплён в конце статьи. Затем отсоединить программатор и вернуть DIP-переключатель SW1 в положение "OFF".

Теги:

• UART
• USB