基于PL2303的串口轉USB口串行通信設計

引言

隨著科學技術的快速發(fā)展，單片機的應用已經滲入到了生產、生活的方方面面，其應用范圍越來越廣泛，應用前景越來越好?；趩纹瑱C的開發(fā)應用在目前創(chuàng)新技術發(fā)展中一支獨秀，非常受廣大科技愛好者、在校大學生以及科技開發(fā)工作者的青睞。多功能、超強型的單片機在市場上也層出不窮，為單片機的開發(fā)應用提供了很好的基礎。目前，在單片機的應用系統(tǒng)設計中，USB接口的使用越來越多，簡化了單片機系統(tǒng)與外部系統(tǒng)進行信息交換的接口電路，提高了信息交換的可靠性及交換速度。目前市場上提供的各類型單片機品種中，有些型號的單片機在其內部集成有USB接口部件，但大部分的單片機不含有USB接口電路。對芯片內部不含有USB串行接口的單片機，進行USB接口設計時，要通過外圍接口芯片來實現(xiàn)USB串行接口，這樣的接口芯片，目前市場上已經有很多種了。本文僅就采用單片機本身的串口通過外圍芯片PL2303來實現(xiàn)串口轉USB接口進行介紹。

1 USB接口的實現(xiàn)

USB(Universal Serial Bus)是一種通用的串行總線技術，它是通過PCI總線和PC的內部系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，具有即插即用功能，支持熱插拔，兩個通信設備之間線纜長度可達5 m。

USB接口線有4條，其中兩條為電源線和地線(Vbus與GND)，另外兩條是以差分形式傳遞信息的信號線(D+和D-)，從而實現(xiàn)主機系統(tǒng)與USB設備之間的數(shù)據(jù)通信。含有USB接口的主機與含有USB接口的設備之間通信數(shù)據(jù)流的示意圖如圖1所示。

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USB總線技術是基于分組交換方式的總線通信。它首先把數(shù)據(jù)分成若干塊，然后在每塊數(shù)據(jù)前添加上同步信號、包標識，后面再添加上CRC校驗碼，形成USB數(shù)據(jù)包。USB通信總線使用差分輸出驅動器來控制數(shù)據(jù)信號在USB電纜上的傳送，即通過控制D+和D-線從空閑狀態(tài)到相反的邏輯電平，實現(xiàn)原端口的數(shù)據(jù)包發(fā)送，數(shù)據(jù)包發(fā)送完以后，信號線(D+)和(D-)上的輸出驅動器均處于高阻狀態(tài)。

2 單片機串口轉USB接口的電路

無論哪一款的單片機，其芯片上都有串行通信引腳TXD和RXD，利用這兩個引腳，通過某種接口芯片來實現(xiàn)串口轉USB口的電路。本文采用Prolific公司推出的串口轉USB接口的轉換芯片PL2303來實現(xiàn)單片機的串口轉USB接口的電路。接口電路的設計如圖2所示。

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在圖2中，PL2303的TXD引腳和RXD引腳分別與單片機的P3.0(RXD)引腳和P3.1(TXD)引腳相連，這樣就完成了單片機的串口與USB口的轉換。單片機從串口發(fā)送出去的數(shù)據(jù)信息通過PL2303芯片轉換為USB數(shù)據(jù)流，再通過USB口的連接器傳送給主機設備?？梢钥闯鯬L2303與單片機的連接非常簡單，只需兩根信號線就可以。

3 單片機串口軟件設計

串口轉USB口串行通信方式采用異步半雙工通信方式，即通信雙方發(fā)送和接收信息是分時段交替進行的，雙方不能同時進行收發(fā)操作。通信的數(shù)據(jù)格式為每幀10位，其中1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。一幀數(shù)據(jù)的格式如圖3所示。數(shù)據(jù)的發(fā)送是低位在先，高位在后。

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