控制器CP2102 USB转UART芯片中英文资料对照外文翻译文献.docx
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控制器CP2102USB转UART芯片中英文资料对照外文翻译文献
(文档含英文原文和中文翻译)
外文翻译译文
CP2102USB转UART芯片数据手册
单芯片USB数据传输到UART
--综合USB收发器无需外部电阻要求
--集成的时钟无需外部晶振体要求
--综合1024-ByteEEPROM用于产品的供应商ID,ID,序列号,电源描述,版本号和产品描述字符串
--片上电复位电路
--片上电压调节器:
3.3v电压输出
--100%引脚和软件兼容与CP2101
USB功能控制器
--USB规范2.0标准:
(全速12Mbps)
--USB暂停支持国家通过悬浮pins
异步串行数据总线(UART)
--所有的握手和调制解调器借口信号
--数据格式支持
-数据bits:
5,6,7和8
-停止bits:
1,1.5和2
-校验:
奇,偶,标记,空间,无校验
--波特率:
300bps到1兆位
--567字节的接受缓冲区;640字节的发送缓冲区
--支持硬件或X-On/X-Off握手
--Event字符支持
--输电线路中断
虚拟设备驱动程序COM口
--使用现有的COM端口的PC应用
--免版税发行许可证
于WindowsVista/XP/服务器2003/2000/1998SE
--苹果OS-X/0S-9
--Linux
USBExpress直接驱动器支持
--免版税发行许可证
--于WindowsVista/XP/服务器2003/2000
--视窗CE5.0和4.2
应用实例
--传统设备的RS-232升级到USB
--蜂巢式电话USB接口电缆
--PDAUSB接口电缆
--USB到RS-232串行适配器
电源电压
--自供电:
3.0v到3.6v
USB总线供电:
4.0v到5.25v
包装
--无铅28-pinQFN(5*5mm)
订购零件编号
--CP2102-GM
温度范围:
-40到+85摄氏度
图1.系统功能电路
1.系统概述
该CP2102是一个高度集成的USB-UART桥控制器提供了一个简单的解决方案更新RS-232设计,USB使用的组件和PCB空间最小,该CP2102包括USB2.0全速功能控制器,USB收发器,振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART),全部功能集成在一个5*5mmMIP-28封装的IC中,无需其他的外部USB元件,片内EEPROM可用于由原始设备制造商自定义USB供应商代码、产品代码、产品描述文字、功率标牌、版本号和元件序列号等数据的存储空间。
EEPROM可以通过USB在应用板上进行编程,这使得在产品制造和调试过程中就可以实现对他进行编程。
使用CYGNAL免费提供的器件驱动程序,可以很容易的将CP2102用于实现一个有效的COM口。
CYGNAL提供的免税的实用COM口(VCP)器件驱动器允许一个基于CP2101的产品作为PC机的一个COM口使用。
CP2101的UART接口处理所有的RS-232信号,包括控制和握手信号,所以现存的系统固件无需改动。
在现存的许多RS-232设计中更新从RS-232到USB所要做的就是用CP2101取代USB级别的转换器。
2.极限参数
表1.绝对最大额定值
*注意:
超过这些列出的“极限参数”可能会造成对这些器件的永久性损坏。
长时间在最大允许值或在超过最带允许值的范围工作可能影响器件的可靠性。
3.总体直流电器特性
-40℃至+85℃,除非特殊说明
表2.通用DC电气特性
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
数字电源电压
3.0
3.3
3.6
V
数字电源电压(USB运行)
VDD=3.3V
待定
mA
额定工作温度范围
-40
+85
℃
4.引脚及封装定义
表3.引脚定义
引脚名称
引脚号
类型
说明
VDD
6
电源输入
电源输出
2.7-3.6V电源电压输入
3.3V电压调节器输出
GND
3
接地
/RST
9
数字I/O
器件复位。
内部端口或VDD监视器的漏极开路输出。
一个外部源可以通过将该引脚驱动为低电平至少15us来启动一次系统复位。
REGIN
7
电源输入
5V调节器输入。
该引脚为片内电压调节器的输入。
VBUS
8
数字输入
VBUS感知输入。
该引脚应连接至一个USB网络的VBUS信号。
当连通到一个USB网络时,该引脚上的信号为5V。
D+
4
数字I/O
USBD+
D-
5
数字I/O
USBD-
TXD
26
数字输出
异步数据输出(UART发送)
RXD
25
数字输入
异步数据输入(UART接收)
CTS
23
数字输入
清除发送控制输入(低电平有效)
RTS
24
数字输出
准备发送控制输出(低电平有效)
DSR
27
数字输入
数据设备准备好控制输出(低电平有效)
DTR
28
数字输出
数据终端准备好控制输出(低电平有效)
DCD
1
数字输入
数据传输检测控制输入(低电平有效)
RI
2
数字输入
振铃指示器控制输入(低电平有效)
SUSPEND
12
数字输出
当CP2102进入挂起状态时,该引脚被驱动为高电平
/SUSPEND
11
数字输出
当CP2102进入挂起状态时,该引脚被驱动为低电平
NC
10,13-22
这些引脚应该为未连接或接到VDD引脚
图2.NIP-28引脚图(顶视图)
图3.QFN-28包装
图4.顶部视图典型NIP-28平面图
图5.顶部典型NIP-28引脚镀膜
5.USB功能控制器和收发器
通用串行总线在CP2102功能控制器是一个USB2.0兼容全速器件与集成收发器和片上匹配和上拉电阻。
该USB功能控制器管理所有的数据传输之间的USB和UART以及命令要求而产生的USB主机控制器和命令用于控制功能的UART.该USB挂起和恢复信号支持两者的CP2102功率设备管理,以及作为外部电路。
该CP2102将进入挂起模式时暂停信号是在总线检测。
不进入挂机模式时,CP2102断言挂起和暂停的信号。
悬浮和暂停也称为CP2102复位状态。
直到器件中USB枚举就完成了。
USB挂起和恢复信号支持功能便于CP2102器件以及外部电路的电源管理。
当在总线上检测到挂起信号时,CP2102将进入挂起模式。
在进入挂机模式时,CP2102会发出SUSPEND和/SUSPEND信号。
SUSPEND和/SUSPEND信号在一个CP2102复位后也会发出,直到USB要求的器件配置完成为止。
CP2102的挂机模式会在下述任何一种情况时出现:
(1)检测到继续信号或产生继续信号时;
(2)检测到一个USB复位信号或发生器件复位;(3)在挂起模式出现时,SUSPEND和/SUSPEND信号被取消。
注意:
SUSPEND和/SUSPEND在CP2102复位时会暂时处于高电平。
如果要避免这种情况出现,可以使用一个大的下拉电阻(10kΩ)来确保/SUSPEND在复位期间处于低电平。
图6.典型连接图
6.异步串行总线(UART)接口
CP2102UART接口包括TX(发送)RX(接收)数据信号以及RTS、CTS、DSR、DTR、DCD和RI控制及信号。
UART支持RTS/CTS,DSR/DTR和X-On、X-Off握手。
可以通过编程是UART支持各种数据格式和波特率。
UART的数据格式和波特率的编程是在PC的COM口配置期间进行的。
可获得的数据格式和波特率见表:
表4.数据格式和波特率
数据位
5、6、7、8
停止位
1、1.5、2
校验位
无校验、奇校验、偶校验、马克、空间
波特率
300、600、1200、1800、2400、4800、7200、9600、14400、19200、28800、38400、56000、57600、115200、128000、230400、460800、921600
7.内部EEPROM
CP2102内部集成了一个EEPROM,可用于存储由原始设备制造商USB供应商ID、产品ID、产品说明、电源参数、器件版本号和器件序列号等版本信息。
USB配置数据的定义是可选的。
如果EEPROM没有被OEM的数据占用,则采用下表所列的默认配置数据。
注意,尽管如此,对于可能使用多个基于CP2102的器件连接到同一个PC机的OEM来说,则需要一个专一的序列号。
内部的EEPROM是通过USB进行编程的,这允许OEM的USB配置数据和序列号可以在制造和测试时直接写到系统板中的CP2102中。
Cygnal提供一个专门的为CP2102内部EEPROM编程的工具。
同时还提供一个windowsdll格式的程序库。
这个程序库可以用于将EEPROM编程步骤集成到OEM在制造过程中进行流水线测试和序列号的管理的自定义软件中。
EEPROM的写寿命的典型值是100000次,数据保持时间为100年。
表5.默认USB配置数据
名称
值
发行商ID
10c4h
产品ID
Ea60h
电源参数(属性)
80h
电源参数(最大功率)
0fh
版本号
0100h
序列号
0001(最多63个字符)
产品说明
CP2102USB到UART桥控制器(最多126个字符)
8.CP2102设备驱动程序
有两个sets的设备驱动程序设备可用的CP2102:
虚拟COM驱动程序和端口(VCP)
USBExpress则直接访问驱动程序。
只有一个司机是有必要的接口与设备。
8.1虚拟COM端口驱动程序
该CP2102虚拟COM端口(VCP)设备驱动程序允许出现一个CP2102-BASED设备到PC。
应用软件作为PC端口。
应用软件在PC上运行的设备访问CP2102-BASED。
因为这将访问一个标准的硬件COM端口,但是,实际的个人电脑之间的数据传输和CP2102装置上进行进行的USB接口。
因此,现有的COM端口申请可用于传输通过对USB设备CP2102-BASED数据,而无需修改应用程序。
8.2USBExpress驱动程序
SiliconLaboratories的USBExpress驱动程序提供了一个与CP2102设备接口替代的解决方案。
无串口协议的专业知识是必须的。
相反,一个简单的,高层次的应用程序接口(API)使用提供简单的CP210X连接和功能。
对于CP210XUSBExpress包括工具开发包windows设备驱动程序,windows安装程序和卸载程序驱动器设备,主机接口函数库(主机API)提供了一个windows动态链接库(dell)的USBExpress驱动器的形式建议,也包括新的电脑软件的新产品。
8.3驱动器定制
除了自定义,如第七所述,司机的设备和驱动器程序的安装包也可以进行定制。
8.4驱动器认证
默认CP2102是微软WHQL(windows硬件质量Labs)认证。
该认证意味着该司机已被微软最新的作业系统及其测试(XP和VISTA)将允许司机没有任何警告或错误安装。
而所产生的使用AN200定制的软件驱动程序不会自动认证。
他们必须首先通过微软驱动器经销商提交过程,联系硅实验室支持援助这一过程。
9.稳压器
该CP2102包括一个片上5到3V稳压器,这使得CP2102被看做是一个配置USB总线供电设备或USB自供电设备。
这些配置如图7、8所示。
当启用时,3V稳压器的输出出现在VDD引脚输入,可用于外接电源3V设备。
另外,如果电源供给VDD,CP2102可作为USB自供电设备与电压调节器禁用。
对于此配置,建议将初始化输入连接在3V禁用的电压调节器,这种配置如图9所示。
该USB最大功率和属性描述必须符合设备的电源使用和配置见应用笔记“AN144:
CP210x定制指南参考”如何自定义USB描述符合在CP2102。
表6.电压调节器电气规格
参数
条件
最小
Typ
最大
单位
输入电压范围
4.0
——
5.25
V
输出电压
3.0
3.3
3.6
V
VBUS检测输入阈值
输出电流=1到100mA
1.0
1.8
4.0
V
偏置电流
——
90
——
uA
:
图7.配置1:
USB总线配置供电
图8.配置2:
USB自供电
图9.配置3:
USB自供电.旁路稳压器
CP2102SINGLE-CHIPUSBTOUARTBRIDGE
Single-ChipUSBtoUARTDataTransfer
-IntegratedUSBtransceiver;noexternalresistorsrequired
-Integratedclock;noexternalcrystalrequired
-Integrated1024-ByteEEPROMforvendorID,productID,serialnumber,powerdescriptor,releasenumber,andproductdescriptionstrings
-On-chippower-onresetcircuit
-On-chipvoltageregulator:
3.3Voutput
-100%pinandsoftwarecompatiblewithCP2101
USBFunctionController
-USBSpecification2.0compliant;full-speed(12Mbps)
-USBsuspendstatessupportedviaSUSPENDpins
AsynchronousSerialDataBUS(UART)
-Allhandshakingandmodeminterfacesignals
-Dataformatssupported:
-Databits:
5,6,7,and8
-Stopbits:
1,1.5,and2
-Parity:
odd,even,mark,space,noparity
-Baudrates:
300bpsto1Mbits
-576Bytereceivebuffer;640bytetransmitbuffer
-HardwareorX-On/X-Offhandshakingsupported
-Eventcharactersupport-Linebreaktransmission
-VirtualCOMPortDeviceDrivers
-WorkswithExistingCOMPortPCApplications
-Royalty-FreeDistributionLicense
-WindowsVista/XP/Server2003/2000/98SE
-MacOS-X/OS-9
-Linux
USBExpress™DirectDriverSupport
-Royalty-FreeDistributionLicense
-WindowsVista/XP/Server2003/2000
-WindowsCE5.0and4.2
ExampleApplications
-UpgradeofRS-232legacydevicestoUSB
-CellularphoneUSBinterfacecable-PDAUSBinterfacecable
-USBtoRS-232serialadapterSupplyVoltage-Self-powered:
3.0to3.6V
-USBbuspowered:
4.0to5.25V
Package
-Leadfree28-pinQFN(5x5mm)
OrderingPartNumber
-CP2102-GM
TemperatureRange:
–40to+85°
1.SystemOverview
TheCP2102isahighly-integratedUSB-to-UARTBridgeControllerprovidingasimplesolutionforupdatingRS-232designstoUSBusingaminimumofcomponentsandPCBspace.TheCP2102includesaUSB2.0full-speedfunctioncontroller,USBtransceiver,oscillator,EEPROM,andasynchronousserialdatabus(UART)withfullmodemcontrolsignalsinacompact5x5mmQFN-28package.NootherexternalUSBcomponentsarerequired.Theon-chipEEPROMmaybeusedtocustomizetheUSBVendorID,ProductID,ProductDescriptionString,PowerDescriptor,DeviceReleaseNumber,andDeviceSerialNumberasdesiredforOEMapplications.TheEEPROMisprogrammedon-boardviatheUSBallowingtheprogrammingsteptobeeasilyintegratedintotheproductmanufacturingandtestingprocess.
Royalty-freeVirtualCOMPort(VCP)devicedriversprovidedbySiliconLaboratoriesallowaCP2102-basedproducttoappearasaCOMporttoPCapplications.TheCP2102UARTinterfaceimplementsallRS-232signals,includingcontrolandhandshakingsignals,soexistingsystemfirmwaredoesnotneedtobemodified.InmanyexistingRS-232designs,allthatisrequiredtoupdatethedesignfromRS-232toUSBistoreplacetheRS-232level-translatorwiththeCP2102.DirectaccessdriversupportisavailablethroughtheSiliconLaboratoriesUSBExpressdriverset.AnevaluationkitfortheCP2102(PartNumber:
CP2102EK)isavailable.ItincludesaCP2102-basedUSB-to-UART/RS-232evaluationboard,acompletesetofVCPdevicedrivers,USBandRS-232cables,andfulldocumentation.
2.AbsoluteMaximumRatings
Table1.AbsoluteMaximumRatings
Note:
Stressesabovethoselistedmaycausepermanentdamagetothedevice.Thisisastressratingonly,andfunctionaloperationofthedevicesatorexceedingtheconditionsintheoperationlistingsofthisspecificationisnotimplied.Exposuretomaximumratingconditionsforextendedperiodsmayaffectdevicereliability.
3.GlobalDCElectricalCharacteristics
Table2.GlobalDCElectricalCharacteristics
VDD=3.0to3.6V,–40to+85°Cunlessotherwisespecified.
Table2.ResetElectricalCharacteristics
Parameter
Conditions
Min
Typ
Max
Units
SupplyCurrent
3.0
3.3
3.6
V
SupplyCurrent-USBPull-up
VDD=3.3V
mA
SpecifiedOperatingTemperatureRange
-40
+85
℃
–40to+85°Cunlessotherwisespecified.
Table3.CP2102PinDefinition
Name
Pin#
Type
Description
VDD
6
PowerIn
PowerOut
3.0–3.6VPowerSupplyVoltageInput.
3.3VVoltageRegulatorOutput.
GND
3
Ground
/RST
9
DI/O
DeviceReset.Open-drainoutputofinternalPORorVDDmonitor.Anexternalsourcecaninitiateasystemresetbydrivingthispinlowforatleast15µs
REGIN
7
PowerIn
5VRegulatorInput.Thispinistheinputtotheon-chipvoltageregulator.
VBUS
8
DIn
VBUSSenseInput.This
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