USB转串口模块

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USB 转串口模块 １
USB 转串口的模块说明
版本： 1C
http://wch.cn
1、概述
用于USB 转串口的模块根据硬件电路以及接口的不同，可以细分为4种：S 版-模块、T 版-模块、
R 版-模块、C 版-模块。具体差别参考下表，外观照片附后。
另外还有几种正式OEM产品请参考CH340芯片的PCB资料，如：T9T版（USB 转9 线TTL串口）、
T9R 版（USB 转9 线RS232 串口）、R6 版（USB 转IrDA 红外线串口SIR、USB 红外适配器）等。
分类 S 版-模块 T 版-模块 R 版-模块 C 版-模块
主要功能
USB 转TTL 串口
USB 转两线串口
USB 转
3 线制TTL 串口
USB 转
3 线制RS232 串口
USB 转TTL 串口
支持MODEM 信号
主要用途
作为一个元器件
焊在整机电路板上
数据线
（3 线，基本传输）
PC 机扩展更多串口
数据线
（9 线，含MODEM）
USB 端口
4 脚排针
直接焊在电路板中
USB-A 型插头
直接插PC 机USB 口
USB-A 型插头
直接插PC 机USB 口
USB-A 型插头
直接插PC 机USB 口
串口
5 脚排针
GND、TXD、RXD、
以及SCL、SDA
直接焊在电路板中
3 个焊点/接3 根线
GND、TXD、RXD
DB9 插座/三线制
GND、TXD、RXD
类似PC 机串口
9 个焊点/接9 根线
GND、TXD、RXD、
DTR、DSR、DCD、
RTS、CTS、RI
串口电平 TTL，5V（3.3V） TTL，5V RS232 TTL，5V
MODEM 信号 无 无 无 有，TTL 电平
本模块实现USB 转异步串口、USB 转兼容IIC 或I2C 的两线串口，用于：
将原异步串口产品转换为准USB 产品；
通过USB 总线为计算机扩展出更多的异步串口；
将原异步串口产品的数据线转换为USB 数据线；
对于S 版-模块，可以将原IIC 两线串口产品转换为准USB 产品；
对于S 版-模块，还可以通过USB 总线读写兼容IIC 串口的24CXX 系列存储器。
2、外观与接口
2.1. R版-模块
下面是R 版模块的实物图片，对应PCB 文件是CH341232.PCB。左端是USB-A 型插头。
USB 转串口模块 ２
R 版模块的右端是DB9插座，其引脚定义及外观形式都与计算机的普通串口类似，但未提供MODEM
信号，只有最常用的GND、TXD 和RXD 信号，实现三线制RS232 串口。
如果将CH341T芯片换成CH341A或者CH340芯片，并选择支持更多路电平转换的232 电平转换芯
片，就可以提供全部MODEM信号，实现9 线制RS232串口，从而与计算机的普通串口的引脚完全相同。
2.2. S版-模块
下面是两个S 版模块的实物图片。左边是已经焊了8 脚弯插针的S 版模块。
右边的S 版模块不含插针，尺寸约为长20mm×宽12mm×厚6mm，可以在需要时：
焊接弯插针模仿SIP-8 脚单列直插封装；或者焊接直插针模仿DIP-16 脚双列直插封装。
S 版模块对外接口线共8 个，参考上图从左往右依次是第1 脚到第8 脚。下表是引脚说明。
引脚号 引脚名 类型 说明
1 +5V POWER
4.5V 至5.5V 电源输入，来自整机系统电源或者USB 电源
（如果将电容C3 和C4 的正端短接，那么可以使用3.3V 电源）
2 D- USB 直接连接USB 信号线D-
3 D+ USB 直接连接USB 信号线D+
4 GND PUBLIC 公共地线，必须同时连接整机系统地和USB 地
5 SDA IN/OUT 兼容IIC 的两线同步串口的数据线，用于USB 转两线串口
6 SCL OUT 兼容IIC 的两线同步串口的时钟线，用于USB 转两线串口
7 TXD OUT 异步串口的数据输出线，用于USB 转异步串口，接对方输入
8 RXD IN 异步串口的数据输入线，用于USB 转异步串口，接对方输出
参考上图，默认情况下，S 版模块的电阻R1 没有焊接，模块工作于USB 转异步串口方式；如果
焊接了电阻R1（阻值2K，尺寸0805 或0603），那么模块工作于USB 转两线串口方式。
S 版模块的+5V 电源一般来自整机系统或者设备自带的电源，如果系统本身没有电源，那么可以
与整机系统一起使用USB 总线提供的5V 电源。
电阻R1
USB 转串口模块 ３
2.3. T版-模块
下面是T 版模块的实物图片，对应PCB 文件是CH341T.PCB。左端是USB-A 型插头。
下面是T 版模块的应用接线图。应用时需要焊接3 根线，实现三线制TTL 串口。注意在与单片机
串口连接时，模块的RXD 接单片机的TXD，模块的TXD 接单片机的RXD。
2.4. C版-模块
下面是C 版模块的实物图片。左端是USB-A 型插头。
下面是C 版模块的应用接线图。模块右端的正面及背面各有5 个焊点，其中背面一个较小的焊点
是5V 电源，一般情况下不连接。应用时需要焊接3 根线或者9 根线（含MODEM信号），所有信号都与
计算机普通串口类似，区别仅在于电平不同，模块是TTL 电平，而计算机普通串口是RS232 电平。
USB 转串口模块 ４
注意，实际的C 版模块有三种电路结构，三者功能相同，接线方式相同，但是外观有些差别。第
一种是采用SSOP20 封装的CH340T，PCB 尺寸为25mm*16.5mm；第二种是采用SOP28封装的CH341A芯
片，PCB尺寸为31mm*17mm；第三种如上图所述，成本相对较低，PCB 尺寸为26mm*15mm，但仅适用于
批量加工。
3、USB 转异步串口
3.1. 安装与使用
异步串口就是通常所说的串口，大多数应用只需要TXD 和RXD 两个信号以及公共地GND。
R 版模块提供的异步串口是RS232 电平，其它模块提供的异步串口是TTL 电平，TTL 电平可以直
接连接单片机的串口。例如T 版模块以RXD、TXD 两个信号线和GND 连接MCS51 单片机，模块的RXD
连接单片机的TXD，模块的TXD 连接单片机RXD。如果需要使用RS232 电平，那么应该另加TTL 电平
与RS232 电平的转换电路，或者选择R 版模块。
当模块首次连接计算机的USB 端口时，计算机提示找到新硬件，参考CH341/SERIAL/INSTALL 中
的README 说明安装CH341/SERIAL/DRIVER 目录中的CH341 串口驱动程序。
模块通过USB提供仿真串口，在逻辑功能方面的使用方法与普通计算机串口相同，应用程序可以
不做任何修改，可以在保持软硬件兼容的前提下，将原串口产品转换为准USB 产口。模块的USB转串
口支持大多数常用的串口监控及调试工具程序，使用CH341/SERIAL/INSTALL 目录中的“模块演示”
工具可以搜索模块，并在打开后选择“手工输入发送”，就可以用于模块串口或者普通串口的输入输
出监控及收发调试。
3.2. 注意事项
模块串口是即插即用的USB 设备，正在使用模块串口进行数据传输的过程中，不可以将其断开（断
开是指从USB 插座中取出模块或者关闭模块的电源），也就是说，必须在应用程序关闭该串口后，模
块串口才可以从USB 插座中拔出。
如果在应用程序使用模块串口的过程中，模块串口设备从USB 插座中断开，那么应用程序应该尽
快关闭模块串口并退出（关闭及退出可能需要数秒时间）。
如果在模块串口通讯过程中发生错误，极有可能是模块串口已经物理断开，所以在检测到错误后
建议关闭模块串口，稍等两秒后再重新打开串口通讯。
如果通讯波特率较高，建议设置较大的缓冲区，尤其在WINDOWS 98/ME 下，线程调度能力和USB
实时性都比WINDOWS 2000/XP/Vista 差，如果串口接收缓冲区较小，那么在通讯波特率较高时，接收
大量数据会导致串口缓冲区溢出而丢弃数据。
3.3. 识别模块串口
在首次安装模块串口驱动时，模块串口号由WINDOWS自动分配（通常从COM3开始分配），安装完
成后可以在设备管理中点其属性修改串口号。由于应用程序事先无法知道模块的实际串口号，所以必
须使用一些特殊方法识别出模块串口，然后才能使用。
在WINDOWS 98/ME 系统下，模块串口号与当前硬件资源配置有关，默认为自动分配资源，从而排
在当前实际串口号之后，可以在串口属性中选择模块资源配置来指定串口号。在WINDOWS
2000/XP/Vista 系统下，模块串口号与当前所在USB 端口有关，由首次安装时分配，WINDOWS 记忆各
USB 端口模块的串口号，可以在串口属性中通过高级选项指定串口号。
比较简单但很费事的方法是，在首次安装模块串口后，用程序修改注册表或者点其属性，人为将
模块的串口号修改为COM5，避开常用的COM1 到COM4，该方法简单但是有可能冲突。
建议的识别方法是采用软件查询方法：尝试以串口名称逐个打开，打开成功后通过该串口收发特
殊字符串识别模块串口。该方法是从“COM1”开始，接着“COM2”逐个尝试打开串口。如果某个串口
打开成功，那么在300bps 波特率下向该串口发出特殊字符串“CH341Ser?”，如果在约200 毫秒之内
收到应答字符“W”，那么该串口就是当前已经连接的模块串口。软件设计方法是：从COM1 开始依次
USB 转串口模块 ５
打开每个串口，如果打开串口失败则跳过（串口不存在或正在使用），如果打开成功则设置该串口波
特率为300，然后向该串口写入ASCII 字符串"$CH341Ser?"，注意大小写，共10 个字符一次写入，
如果该串口是普通串口，那么通常没有任何返回，如果该串口是模块串口，那么应用程序将能接收到
一个ASCII 字符"W"，以此识别模块。
3.4. 其它说明
除了300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200 等常
用的通讯波特率之外，模块还支持一些非标准波特率以及更高的通讯波特率，例如64000、128000、
230400、460800 等，波特率范围是50bps 到3Mbps。具体说明可以参考安装说明文件README。
模块在USB通讯空闲时会自动进入低功耗睡眠挂起状态，当重新连接计算机时会自动唤醒。在模
块睡眠期间，应该使模块的各个I/O 引脚处于悬空或高电平状态，避免产生不必要的上拉电流。
S版模块可以通过SCL和SDA两线串口外接24系列串行非易失存储器EEPROM，支持24C02或24C16
等器件，24系列EEPROM 既可以用于配置模块，也可以用于断电期间保存重要数据。例如保存产品序
列号等信息，应用程序可以读出用于识别产品功能等。具体说明可以参考安装说明文件README。
4、USB 转两线串口（仅适用于S 版模块）
4.1. 安装
将S 版模块的电阻R1 焊上后就可以实现USB 转两线串口的功能。
S 版模块提供的两线串口是Master 或Host主机端，不能作为两线串口的设备端。两线串口通常
只需要SCL 和SDA 两个信号以及公共地GND。
当S 版模块首次连接计算机的USB端口时，计算机提示找到新硬件，安装CH341/PARALLEL/DRIVER
目录中的CH341 并口和同步串口驱动程序及动态链接库DLL。
S 版模块的两线串口完全兼容IIC 或者I2C 同步串口总线的时序，可以支持各种符合该时序的两
线串口器件，例如模数转换A/D 芯片和D/A 芯片、I/O 扩展芯片、串行存储器以及IC 卡等，支持多
个器件共享总线。一般情况下，两线同步串口先输出若干个字节，并且首字节是设备地址及读写方向
位，再可选的输入若干个字节或者不输入。模块能够自动产生启动信号START 和停止信号STOP，并
且设计应用程序时还可以选择两线串口的速度为20KHz、100KHz（默认值）、400KHz 或750KHz。
4.2. 应用编程
应用程序可以调用DLL 提供的API 处理两线串口的所有操作。
例如，打开设备后，调用CH341StreamI2C 对两线串口的各种器件进行读写操作。特别地，对于
24 系列串行EEPROM存储器以及IC 卡，可以调用CH341ReadEEPROM 和CH341WriteEEPROM直接读写数
据块，可以从任意起始地址开始读写，每次读写不超过1K 字节的数据，支持512K 总容量。
在CH341/EVT/CH341PAR 目录下是USB 转两线串口等功能的演示程序CH341PAR 的C语言源程序，
在CH341/EVT/CH341VB 目录下是演示程序的VB 源程序。
有关两线串口的详细应用说明请参考CH341 评估板资料。
5、技术说明
模块的原理图及PCB可以从网站下载。模块主要由CH341芯片（或者CH340芯片）构成，电路简
洁，应用简单。外围电路通常只需要一个晶体和两个振荡电容以及电源退耦电容等。
5.1. S版-模块
S 版模块的文件名是CH341T_M.PCB，原理图如下。
S 版模块用于USB 转串口功能时，电阻R1 必须去掉。
USB 转串口模块 ６
S 版模块默认使用5V 电源，如果使用3.3V 电源那么必须将C3 和C4 正端短接。
5.2. R版-模块
R 版模块的文件名是CH341232.PCB，原理图如下。
如果去掉图中的P3 端口和U6以及相关电容C17/C18/C19/C20，那么就是T 版模块的原理图。图
中的R1 仅在T 版模块进行远距离串口传输时需要，近距离时不需要，用于R 版模块时也不需要。

yscyse2008

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