CP2102 USB转串口电路设计以及介绍

CP2102

CP2102是高度集成的USB至UART桥接控制器，可使用最少的组件和PCB面积将RS 232设计更新为USB。

CP2102 / 9包括一个USB 2.0全速功能控制器，USB收发器，振荡器，EEPROM或EPROM，以及具有完整调制解调器控制信号的异步串行数据总线（UART），采用紧凑的5 x 5 mm QFN-28封装。

注意：全速的USB控制器支持速率最高到12Mbps，高速的才会支持到480Mbps。

不需要其他外部USB组件。 片上可编程ROM可用于定制OEM应用所需的USB供应商ID，产品ID，产品描述字符串，电源描述符，设备版本号和设备序列号。

可编程ROM通过USB在板上进行编程，从而可以轻松地将编程步骤集成到产品制造和测试过程中。

Silicon Laboratories提供的免版税的虚拟COM端口（VCP）设备驱动程序使基于CP2102的产品可以作为PC应用程序的COM端口出现。

CP2102 / 9 UART接口可实现所有RS-232信号，包括控制和握手信号，因此无需修改现有系统固件。

原理框图如下：

 

芯片最大电压

 

注意：VDD引脚最大电压4.2V，Vbus引脚最大5.8V，一旦超过将会损坏芯片。这一点在设计供电电压尤其需要注意。

 

信号引脚

 

 

注意：

1、芯片在设计VDD引脚需要确认是那种电路，是芯片内部的电源管理输出3.3V，还是自行给他供电3.3V；一般为了方便都是使用内部管理输出3.3V。

2、RST引脚需要外部上拉，因为他是OD门的结构。

3、VBUS是用来检测USB端口的，所以直接连接到USB端口或者5V电源。

4、SUSPENG用来判断芯片USB是否进入挂起状态。

5、此芯片支持串口全功能，甚至带了数据流控制功能；一般而言我们使用TX跟RX就可以。

 

使用到的引脚

 

3--GND接地引脚；

4~5--USB接口引脚；

6--内部电源输出引脚，3.3V；

7--外部电源输入脚，内部输出3.3V电源供电引脚；

8--USB电源监控脚，5V电压；

9--复位引脚，需要上拉电阻；

11--USB工作状态检测引脚；

18--VPP引脚，一般预留个电容就OK；

注意：该引脚应保持未连接状态或与VDD相连。 该引脚在CP2102上未使用，可以连接至Vpp编程电容器，以保持板与CP2109的兼容性。 就是CP2102上可以不增加这个电容，CP2109才需要。

25~26--串口数据接收、发送脚。

 

官方电路设计

 

选项1：可以添加一个4.7k的上拉电阻，以提高抗扰度。

选项2：如果通过片上稳压器为其他器件供电，则可以添加一个4.7 µF电容器。

选项3：应添加雪崩瞬变电压抑制二极管以提供ESD保护。

注意：Before installation on the PCB the D+/D- USB Pin ESD performance fails above ±1700 V HBM；芯片本身只有1.7KV防护，所以需要外加；

选项3：使用Littlefuse p / n SP0503BAHT或等效产品。

选项4：接地时将10kΩ电阻接地，以将SUSPEND保持在低电平，从而使初始电源接通或器件复位。

选项5：可以添加一个4.7 µF电容器用于系统内编程（仅CP2109）。

 

串口全功能引脚如下

 

开发板电路设计

 

写在最后

1、CP2102电路很简单，应该不会有设计问题的；

2、如果只是用到TX跟RX的串口，则可能存在数据收发的问题，应该是是驱动的问题；

3、芯片要复位需要等到芯片内部工作正常，建议复位连接到3.3V电源上；

4、USB线路上增加一颗小电阻，做阻抗匹配；

5、为了确认USB状态，可以使用开发板设计，挂起引脚增加LED设计，直观可以看到这个状态。

 

参考文件

1、CP2102规格书；

https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/CP2102-9.pdf

2、CP2102产品主页

https://www.silabs.com/interface/usb-bridges/classic/device.cp2102