Alex_EXE

Последовательный порт (UART) — один из самых распространённых. Его часто используют для сопряжения с компьютером. Для подключения к компьютерам применяют USB-UART преобразователи (например cp2102, ft232 …), которые создают виртуальный COM порт. Большинство преобразователей имеют сложный для некоторых корпус и цена не маленькая.

В начале года (2019) на площадке taobao обнаружил два интересных, компактных в SOIC-8 корпусах с малой обвязкой по малой цене USB-UART преобразователя: CH330N и PL2303SA и заказал их на тест.

USB-UART на pl2303sa

В продолжение первой статьи о CH330N расскажу о ещё одной микросхеме преобразователе USB-UART PL2303SA от ещё одной китайской компании Prolific.

Микросхема, такой же, как и ранее рассмотренный CH330N, 8-ми ногий USB-UART преобразователь в SOIC-8 корпусе. Распиновка и назначение некоторых выводов отличаются. Из минимальной обвязки 3 компонента: 2 конденсатора и резистор. Для связи с контроллером доступен необходимый минимум линий UART: 2 линии Rx и Tx.

Характеристики

Скорость	75 — 115200 bps максимальная замеренная 115201
Напряжение питания (VCC)	5В
Напряжение логических линий	1.8-3.3В толерантны к 5В
Рабочий ток	до 20мА
Входное напряжение логического 0	3.3В	0.82В
	2.5В	0.62В
	1.8В	0.45В
Входное напряжение логической 1	3.3В	2.3В
	2.5В	1.75В
	1.8В	1.26В
Выходное напряжение логического 0	3.3В	0.4В
	2.5В	0.4В
	1.8В	0.4В
Выходное напряжение логической 1	3.3В	2.4В
	2.5В	1.85В
	1.8В	1.25В
Версия USB	1.1
Ошибка скорости отправки	до 2.5% (замерена)
Рабочая температура	0 — 70°C

Стоимость 44р (декабрь 2019, $ 64.15р, юань 9.14р) не считая доставки.

Распиновка

Распиновка корпуса

1	GND	Питание, общий
2	TXD	UART Tx выход
3	VDD_325	Установка напряжения логической части UART, +1.8 — +3.3В
4	RXD	UART Rx вход
5	DP	USB D+
6	DM	USB D-
7	VDD_5	Питание V BUS, +5В, от USB порта
8	VO_33	Выход +3.3В встроенного LDO

Схема

Схема

Преобразователь настроен на напряжение логической части UART в 3.3В. Для этого соединены вместе выводы встроенного стабилизатора на 3.3В VDD_3 (8) и VDD_325 (3) — вывод установки напряжения UART.

Компонент	Позиционное обозначение	Корпус	Количество
Микросхемы
PL2303SA	U1	SO-8	1
Индикация
RED Led	LED1	LED0603	1
Резисторы
1K	R1, R5, R6	RES-0603	3
1.5K	R2	RES-0603	1
22	R3, R4	RES-0603	2
Конденсаторы
0.1uF	C1, C3	CAP-0603	2
10uF 10V	C2	Tantal A	1
Соединители
miniUSB	X1	miniUSB	1
PLS4	X2	PLS4	1

Перечень компонентов

Печатная плата

Размер платы 31.5х18мм. Плата выполнена односторонней, отличается от платы на фото в статье. Основой преобразователя выступает микросхема PL2303SA в SOIC-8 корпусе. Светодиод LED1 с токоограничивающим резистором R1 на 1К в корпусе 0603 выполняет функцию индикации питания. Резистор R2 1.5К 0603 подтягивает линию USB D+ к 3.3В. Резисторы R3-R6 служат для защиты: R3-R4 по 22 Ом со стороны USB порта, R5-R6 гасящие резисторы по 1К со стороны UART, все в корпусе 0603. Танталовый конденсатор C2 10мкФ типоразмера B и чип C1 на 0.1мкФ типоразмера 0603 установлены по питанию, C3 0603 0.1мкФ на выходе встроенного LDO на 3.3В VDD_33. C1 и C3 должны быть установлены как можно ближе к соответствующим выводам микросхемы. Для подключения к компьютеру применён miniUSB SMD гнездо X1. Для UART применена штыревая гребенка X2 PLS4 с шагом 2.54мм.

Сборочный рисунок

Драйвер

При подключении к операционной системе Windows 7 и старше с подключенным интернетом — система сама находит и устанавливает драйвер. В системе отображается, как Prolific USB-to-Serial Comm Port.

Отображение в диспетчере устройств

Если нет интернета или драйвер не находится то будет отображаться, как USB-Serial Controller D.

Отображение в диспетчере устройств, без установленного драйвера

Драйвер можно скачать с сайта производителя:
Windows http://www.prolific.com.tw/US/ShowProduct.aspx?p_id=225&pcid=41 .

Проверка скорости

Проверка производилась преобразователя самим собой, линии Tx и Rx были соединены перемычкой и к ним был подключен осциллограф.

Микросхема была протестирована в диапазоне скоростей от 110bps до 115200bps, максимальная скорости преобразователя, которую получилось выставить 115201, выше скорость ограничена драйвером системы. Для тестирования использовалась программа терминала ALTerminal.

Установленная скорость, bps	Длительной 1 бита, мкС	Длительной 1 бита, bps	Ошибка, %
110	8880	112.6126	2.38
600	1630	613.4969	2.25
1200	832	1201.923	0.16
4800	208	4807.692	0.16
9600	106.8	9363.296	2.47
19200	52.2	19157.09	0.22
38400	25.4	39370.08	2.53
57600	17.64	56689.34	1.58
115200	8.68	115207.4	0.01

Таблица проверки скоростей

Ошибка скорости достигает 2.53%, что не очень хорошо, но укладывается в допустимые 3%, работать можно.

Скорость 9600 bps

Скорость 115200 bps

Вывод

Преобразователь работает, проблем не обнаружено. Стоимость микросхемы небольшая. Обвязка почти отсутствует, нет кварца. Легко паяемый корпус. Без дополнительных логических преобразователей уровня на выходе можно выставить уровень с 1.8 до 3.3В, понадобится только стабилизатор на необходимое напряжение, толерантна к 5В. Ошибка скорости в пределах нормы. Из минусов только 2 линии данных Tx и Rx, линий управления нет, что ограничивает использования в синхронных линиях передачи данных, бутлодерах, преобразователях с управлением передачей данных, например Rs485.

От использования микросхемы остался доволен, могу рекомендовать. Тестирование в рабочем процессе продолжу, если что-то выявится статью дополню.

Скачать архив проекта

Содержимое архива: