|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Konwertery interfejsu USB oparte na układach FT8U232AM, FT8U245AM. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery Teraz już nikogo nie zaskoczy możliwość podłączenia urządzeń USB do komputera. W porównaniu z tradycyjnymi komputerowymi portami I/O (szeregowe - COM, równoległe - LPT) uniwersalna magistrala szeregowa (Universal Serial Bus) zapewnia wyższą szybkość wymiany danych. Maksymalna przepustowość USB w wersji 1.1 to 12 Mbps, nowsza wersja 2.0 to 480 Mbps. W przypadku urządzeń o niskiej prędkości przewidziana jest prędkość 1,5 Mb/s. Protokół wymiany danych USB jest jednak skomplikowany i do niedawna nie był możliwy do wdrożenia nie tylko dla radioamatorów, ale także dla wielu specjalistów. Dzisiaj, instalując układ FT8U232AM lub FT8U245AM w opracowywanym urządzeniu, można zamienić USB w „wirtualny” port szeregowy lub równoległy i prowadzić szybką wymianę danych przy użyciu znanych dobrze znanych metod, bez uwzględniania wielu funkcji USB operacja. Podłączanie komputera do urządzeń peryferyjnych za pomocą USB jest bardzo łatwe. Dopuszcza się dokowanie i oddokowanie złączy bez wyłączania komputera, następuje automatyczne rozpoznanie urządzenia natychmiast po jego podłączeniu, po czym następuje instalacja niezbędnych sterowników. Topologia magistrali rozgałęzionej (Rys. 1) polega na wykorzystaniu koncentratorów, często nazywanych „hubami” (angielski hub).
Jednostka systemowa komputera posiada koncentrator główny (koncentrator główny), wyposażony w dwa lub cztery gniazda USB, do których podłączane są urządzenia peryferyjne bezpośrednio lub poprzez koncentratory. Czasami same urządzenia USB (najczęściej monitor i klawiatura) są wyposażone we wbudowane koncentratory, w innych przypadkach do rozgałęzienia magistrali służą koncentratory zaprojektowane jako samodzielne produkty. Przykład podłączenia konwencjonalnego zestawu peryferyjnych urządzeń USB do komputera pokazano na ryc. 2. Ich łączna liczba może osiągnąć 127 - więcej niż wystarcza do wszystkich możliwych zastosowań. Do niedawna „host” (host) tej sieci (w przeciwieństwie do zwykłego lokalnego) mógł być tylko jeden - sam komputer. Jednak dodatek do standardu USB 2001 opublikowany pod koniec 1.0 roku pod nazwą OTG 2.0 umożliwił urządzeniom peryferyjnym wykonywanie niektórych funkcji hosta. Pozwoli to np. podłączyć skaner USB bezpośrednio do drukarki USB z pominięciem komputera.
Każdemu podłączonemu urządzeniu USB system operacyjny komputera przypisuje unikalny numer identyfikacyjny, który jest niezbędny do konfiguracji systemu, zarządzania nim i komunikacji. Sesje komunikacyjne odbywają się w trybie wsadowym. Wszystkie elementy sieci USB są połączone za pomocą kabli składających się z dwóch skręconych par żył. Na jednym z nich odbywa się dwukierunkowa wymiana danych, na drugim stałe napięcie 5 V, dzięki czemu ekonomiczne urządzenia peryferyjne mogą nie posiadać własnych zasilaczy. Kable USB mają dwa niezgodne typy złączy: A po stronie skierowanej w stronę komputera i B po stronie skierowanej w stronę urządzenia peryferyjnego. Zapobiega to błędnemu podłączeniu. Zgodnie ze wspomnianym dodatkiem OTG 1.0 wprowadzono jeszcze dwa typy złączy o zmniejszonych wymiarach: mini-A i mini-B, a także uniwersalne gniazdo mini-AB, które jest kompatybilne z obydwoma typami wtyczek. Wszystkie złącza USB są zaprojektowane tak, aby można je było szybko i łatwo wielokrotnie podłączać i odłączać. Zakres USB nie ogranicza się do aplikacji multimedialnych. Ten szybki interfejs, zaprojektowany do obsługi dużej liczby urządzeń, jest wygodny dla sprzętu komunikacyjnego, gromadzenia i przechowywania informacji, który jest tradycyjnie podłączony do portów COM i LPT komputerów. Niestety wymiana interfejsu w istniejącym urządzeniu jest dość trudna. Jednym ze sposobów rozwiązania problemu jest zastosowanie konwerterów różnych interfejsów na USB. Podobne urządzenia oparte na chipach angielskiej firmy FTDI (Future Technology Devices International) pojawiają się już na rynku rosyjskim. Obecnie firma produkuje trzy układy wielofunkcyjne: FT8U100AX, FT8U232AM i FT8U245AM. Pierwszy z nich pozwala na stworzenie siedmioportowego huba USB. Pozostałe dwa (ich wygląd i rozmieszczenie pinów pokazano na rys. 3) są przeznaczone do łączenia różnych urządzeń z magistralą USB. Wymiary opakowania QFP-32 to 7x7 mm, raster pinów to 0,8 mm.
FT8U232AM - konwerter USB na tradycyjny interfejs szeregowy - może być montowany w modemach USB, przejściówkach COM-USB, skanerach kodów kreskowych, sprzęcie pomiarowym - w zasadzie w dowolnych urządzeniach, które wcześniej korzystały ze stosunkowo wolnych interfejsów RS-232, RS-422, RS-485 . Jest w stanie przesyłać dane w obu kierunkach z prędkością do 2000 kb/s, a użytkownik nie potrzebuje żadnej wiedzy na temat urządzenia i działania USB. Sterowniki oprogramowania dostarczone przez FTDI sprawiają wrażenie, jakby komunikacja odbywała się przez zwykły port COM. schemat funkcjonalny FT8U232AM pokazano na ryc. 4. Jego podstawą są transceivery obu interfejsów. Blok UART wyposażony jest w pełen zestaw układów sygnałowych standardu RS-232, transceiver USB - z zaledwie dwoma wyjściami informacyjnymi USBDP i USBDM, tworzącymi dwukierunkowy kanał transmisji danych. Blok SIE konwertuje kod szeregowy na równoległy i odwrotnie, wykonuje procedury bitstaffingu, generuje (dla wychodzącego strumienia danych) i sprawdza (dla przychodzącego) kody sterujące.
Program obsługi protokołu USB niskiego poziomu generuje odpowiedzi na żądania kontrolera hosta (komputera). Za jego pośrednictwem kontrolują tryb pracy UART. Istnieją dwa pośrednie bufory przechowywania danych (FIFO) o pojemności 384 bajtów (do odbioru) i 128 bajtów (do transmisji). FIFO jest zarządzane przez odpowiedni kontroler. Główny oscylator mikroukładu jest zasilany przez zewnętrzny rezonator kwarcowy lub ceramiczny o częstotliwości 6 MHz. Ponadto jego częstotliwość jest mnożona przez 8 (do 48 MHz). Zegar UART uzyskuje się z 48 MHz w dwóch krokach: dzieląc przez 16, następnie do pożądanej wartości za pomocą programowalnego dzielnika. Kontroler UART może pracować z prędkością od 300 bodów do 2 Mbodów, ale rzeczywista maksymalna osiągalna prędkość zależy od układu scalonego konwertera poziomów używanego z FT8U232AM. Wyprowadzenia EECS, EESK, EEDATA układu FT8U232AM przeznaczone są do podłączenia zewnętrznej pamięci nieulotnej - układu AT93C46 EEPROM, w którym przechowywane są identyfikatory producenta (VID) i osobisty (PID) numer seryjny produktu oraz inne dane. Jest to konieczne, jeśli kilka urządzeń opartych na układach FT8U232AM jest jednocześnie podłączonych do komputera przez USB. Numer seryjny jest szczególnie ważny, ponieważ sterownik oprogramowania opiera się na swojej wyjątkowości, kojarząc jeden lub drugi wirtualny port COM z określonym urządzeniem. Jeśli nie ma pamięci ROM, do komputera można podłączyć tylko jedno urządzenie, które tworzy wirtualny port COM. Niski poziom na wejściu RESET powoduje reset układu FT8U232AM. Do pinu RCCLK należy podłączyć obwód RC, który opóźnia start mikroukładu na czas wystarczający do „zbudowania” rezonatora kwarcowego podłączonego do pinów XTIN, XTOUT. Wejście TEST jest używane tylko w trybie debugowania. Podczas normalnej pracy musi być podłączony do uziemienia (GND). Istnieje kilka wyjść pomocniczych. Wysoki poziom na wyjściu USBEN sygnalizuje zakończenie procesu inicjalizacji mikroukładu przez USB. Jeśli przez jakiś czas nie ma wymiany danych, mikroukład automatycznie przechodzi w „tryb uśpienia”, o czym świadczy niski poziom na wyjściu SLEEP. Podobne poziomy na wyjściach TXLED i RXLED wskazują odpowiednio, że dane są nadawane lub odbierane. Sygnał z wyjścia TXDEN przeznaczony jest do sterowania transceiverem interfejsu RS-485. Jego poziom jest wysoki, gdy dane są przesyłane linią TXD. Napięcie zasilania mikroukładu FT8U232AM (VCC) wynosi 4,4 ... 5,25 V, pobór prądu nie przekracza 50 mA podczas pracy i 250 μA w trybach uśpienia. Jeśli mikroukład jest zasilany napięciem dostarczanym przez USB, jego pin 14 (PWRCTL) należy połączyć z masą (GND), jeśli urządzenie ma własne zasilanie - z układem VCC. Wyjścia logiczne mikroukładu są zaprojektowane dla prądu do 4 mA (wypływ) i do 8 mA (dopływ). Chip FT8U245AM pozwala zorganizować wymianę danych pomiędzy urządzeniem peryferyjnym a komputerem z prędkością do 1 Mbps. Może być stosowany w modemach ISDN i ADSL, w aparatach cyfrowych i odtwarzaczach MP8, w sprzęcie pomiarowym. W przeciwieństwie do FT245U0AM nie zawiera bloku UART, wydającego dane odebrane przez USB z bufora (FIFO) lub odbierającego je tam poprzez ośmiobitową równoległą dwukierunkową magistralę danych (D7 - DXNUMX). Układ ten wygodnie łączy się z dowolnymi mikroprocesorami i mikrokontrolerami za pomocą ich kanałów bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA) lub portów we/wy. Wykresy czasowe do odczytu i zapisu bajtu pokazano na ryc. 5.
Obecność danych odbieranych przez USB (rozmiar bufora odbiorczego wynosi 128 bajtów) sygnalizowana jest niskim poziomem sygnału RXF. Dane są odczytywane do momentu opróżnienia bufora i osiągnięcia stanu RXF w stanie wysokim. Po zapełnieniu wszystkich 384 bajtów bufora nadawczego sygnał TXE pozostaje wysoki, a układ przestaje przyjmować nowe dane, dopóki zawartość bufora nie zostanie przesłana przez USB B do komputera. Aby nie opóźniać wymiany, przewidziano timer 16 ms. Jeżeli bufor nadawczy nie zapełni się w tym czasie i nie nadejdzie żadna nowa zawartość, zawartość bufora zostanie automatycznie przesłana do komputera. Podobną właściwość ma układ FT8U232AM. Dla programistów sprzętu, którzy opanowali układy FT8U232AM i FT8U245AM, GIGATECHNO-LOGY oferuje moduły debugowania, z których jeden pokazano na ryc. 6.
Oprócz mikroukładu płytka posiada wszystkie elementy pasywne niezbędne do jej działania, rezonator kwarcowy oraz gniazdo USB typu B. Moduł montowany jest w standardowym 32-pinowym „szerokim” DIP-panelu. Moduł zasilany jest przez USB, co eliminuje konieczność stosowania dodatkowego źródła. Schemat skompletowanego konwertera interfejsu USB-RS-232 przedstawiono na rys. 7. Dzięki niemu wiele urządzeń wyposażonych w interfejs RS-232 można podłączyć do komputera przez USB. Konwerter podłącza się do komputera (lub koncentratora) za pomocą wtyczki USB typu A (CN1), wyposażonej w kabel połączeniowy o długości 1,5 m. Nie należy zwiększać długości poza podaną, w przeciwnym razie USB ulegnie awarii.
Układ U3 FT8U232AM jest podłączony zgodnie ze standardowym schematem zalecanym przez producenta. Węzeł na tranzystorze Q1 w momencie zasilenia (podłączenia przetwornicy do sieci USB) generuje impuls resetujący układ U3. Napięcie zasilania jest dostarczane do węzłów konwertera przez filtry FB1 i FB2 - zwykłe druty z nałożonymi podkładkami ferrytowymi. Obwód R5C10 tworzy opóźnienie uruchomienia generatora na rezonatorze Y1, który może być używany jako importowany HC49U, domowy PK415 itp. Jeśli rezonator jest dwuzaciskowy i nie zawiera wbudowanych kondensatorów, może być konieczne do zainstalowania zewnętrznych kondensatorów o pojemności 10 ... 20pF. Chip U1 zawiera odbiorniki i nadajniki sygnałów interfejsu zgodne ze standardem RS-232 oraz niezbędne do ich pracy przetwornice napięcia 5 V na +10 i -10 V. Przedstawiony na schemacie układ SP213EHCA (Sipex) zapewnia szybkość wymiany danych do 460 kbodów. Jeśli 115 kbodów jest wystarczające, określony układ można zastąpić SP213ECA tej samej firmy, MAX213CAI (Maxim) lub ADM213EARS (urządzenia analogowe). Chip U1 93C46, jak już wspomniano, nie jest wymagany. Jeśli zdecydujesz się go zainstalować, musisz go najpierw zaprogramować korzystając z zaleceń zawartych w załączniku do opisu układu FT8U232AM. Ten dokument oraz wiele innych przydatnych informacji technicznych i referencyjnych można znaleźć na stronie internetowej FTDI. . Wygląd konwertera pokazano na rys. 8. Jego płytka drukowana znajduje się w obudowie wtyczki DB-9M.
Należy zauważyć, że opracowana płytka, której rysunki warstw pokazano na ryc. 9, - czterowarstwowy.
Przeznaczony jest do obustronnego montażu elementów, w tym rezystorów i kondensatorów o rozmiarze 0603 (1,6x0,8 mm) do montażu natynkowego (SMD). W warunkach amatorskich taką tablicę można wykonać z dwóch dwustronnych desek sklejonych ze sobą za pomocą uszczelki izolacyjnej. Cała dokumentacja wymagana do produkcji płytki w fabryce Jeśli nie jest możliwe użycie elementów SMD i wykonanie płytki wielowarstwowej, będziesz musiał samodzielnie opracować zwykłą dla standardowych elementów. INSTALOWANIE WIRTUALNYCH STEROWNIKÓW COM Sterownik wirtualnego portu COM (VCP - Virtual COM Port) dla dowolnego systemu operacyjnego można znaleźć na oficjalnej stronie FTDI w sekcji tematycznej Sterowniki i programy narzędziowe. Sterowniki VCP dostępne są w dwóch wersjach: dla urządzeń podłączonych poprzez konwerter interfejsów obsługujących technologię (Plug and Play PnP) oraz podobnych urządzeń bez takiej obsługi (Pop-PnP). Błąd w wyborze sterownika powoduje opóźnienie ładowania systemu operacyjnego o 20...30 s. Procedura instalacji sterownika VCP w systemie Windows nie różni się od instalacji sterownika dla dowolnego innego urządzenia. Wszystkie pliki z archiwum, w którym dostarczony jest sterownik, należy skopiować na dyskietkę lub do specjalnie utworzonego folderu na dysku twardym. Następnie po podłączeniu konwertera interfejsu (lub innego urządzenia opartego na układach FT8U232AM, FT8U245AM) do USB należy otworzyć okno „Dodaj/usuń sprzęt” i postępować zgodnie z instrukcjami „Kreatora instalacji”. Aby sprawdzić, czy sterowniki zostały pomyślnie zainstalowane, otwórz zakładkę „Menedżer urządzeń” w oknie „Właściwości systemu” i znajdź na liście konwerter USB High Speed Serial Converter. Jeśli nie ma tam nic podobnego, procedurę instalacji należy powtórzyć ponownie. Po pomyślnej instalacji sterowników urządzenie USB Serial port (COMx) pojawi się w pozycji USB High Speed Serial Converter, gdzie x to numer wirtualnego portu szeregowego. Podstawowe parametry COMx są identyczne z parametrami i ustawieniami standardowego portu szeregowego. Możesz zmienić prędkość UART, liczbę bitów na słowo, tryb parzystości, długość bitu stopu, metodę kontroli przepływu. Jedyną różnicą jest możliwość wyboru lub zmiany numeru portu x w oknie „Zaawansowane ustawienia portu”. Jako narzędzie do programowania wirtualnego portu COM dla Windows 98, możesz użyć standardowej rodziny funkcji VCOMM API. Dokumentacja i inne przydatne informacje na temat ich użycia są zawarte w MSDN (Microsoft Developer Network). FTDI oferuje inne rozwiązanie, które nie wymaga sterowników emulacji szeregowej. Architektura, nazwana przez autorów D2XX, oparta jest na technologii WDM. Urządzenie jest programowane przez stos USB i dynamiczną bibliotekę sterownika. Strona internetowa firmy zawiera przykładowe kody źródłowe w kilku popularnych językach programowania, a także podręcznik programisty D2XX. USTAWIANIE SZYBKOŚCI TRANSMISJI Informacje o wartościach współczynnika podziału częstotliwości zegara przez programowalny dzielnik mikroukładu FT8U245AM, które są niezbędne do uzyskania takiej lub innej szybkości wymiany danych, zawarte są w pliku ftdiport.inf, który towarzyszy sterownikowi. Zmieniając te wartości, można osiągnąć niestandardowe prędkości UART. Jednak częściej trzeba je zmieniać, aby uwzględnić na przykład odchylenie częstotliwości rezonatora kwarcowego od nominalnych 6 MHz. Aby obliczyć żądany współczynnik podziału, liczbę stanowiącą połowę częstotliwości rezonatora kwarcowego (Hz) dzieli się przez wymaganą szybkość transmisji (bodów). Iloraz zaokrągla się do najbliższej liczby z częścią ułamkową 0,125, 0,25, 0,5 lub do liczby całkowitej. Otrzymaną wartość należy przekonwertować na 16-bitowy kod binarny. W 14 najmniej znaczących cyfrach kodu (D0-D13) wpisuje się część całkowitą współczynnika, aw starszych (D14, D15) część ułamkową zgodnie z tabelą. Ten kod jest następnie konwertowany na dwubajtową liczbę szesnastkową.
W systemie Windows 98 w sekcji [FtdiPort232.HW.AddReg] wspomnianego powyżej pliku ftdiport.inf odszukaj wiersz HKR,,configData,1,01,00,3F.3F,10,27,88,13,C4,09,E2,04,71,02,38,41,9C,£0,4E,CO,34,00,1A,00,0Dt 0,06,40,03, 80,00,00, 00, 00 Należy pamiętać, że jest warunkowo podzielony na kilka linii, aw pliku musi być zapisany jako jeden, bez spacji. Wartości współczynników, które można zmienić, są dla wygody pokazane naprzemiennie pogrubieniem i kursywą. W pliku nie są dozwolone żadne wybory. Młodszy bajt każdego współczynnika jest zapisywany jako pierwszy, a następnie starszy bajt. Na przykład sekwencja E2,04 odpowiada liczbie 4E2H. Po dokonaniu niezbędnych zmian edytowany plik zostaje zastąpiony oryginalnym. Pracując w systemie Windows 2000, edytuj tę samą linię w sekcji [FtdiPort232.NT.HW.AddReg] tego samego pliku w ten sam sposób. Autorzy: A. Łysenko, R. Nazmutdinov, I. Małygin, Jekaterynburg
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Wpływ stresu na strukturę mózgu ▪ W 2007 r. kontrolę przejmą Rosjanie ▪ Kompaktowe urządzenie do wizualizacji aktywności mózgu ▪ Specyfikacja zasilania kabla dla kabli HDMI ▪ Miniaturowy moduł akwizycji danych Diamond Systems DS-MPE-DAQ0804
▪ sekcja strony Aforyzmy znanych osób. Wybór artykułu ▪ artykuł Klęski żywiołowe: występowanie, skutki i prognozowanie. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Jak powstaje masło? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Trzytorowe sanki. Transport osobisty ▪ artykuł Elektryczne źródła światła. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony