CN113341821A - 一种usb转四口uart电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种USB转四口UART电路，旨在提供一种体积小、成本低及多串口通道的USB转四口UART电路。本发明包括电源电路、串口电路、EEPROM电路、时钟电路、ESD保护电路；所述电源电路为各个电路模块提供工作电压，所述串口电路是USB转串口芯片，所述EEPROM电路、所述时钟电路、所述ESD保护电路均与所述USB转串口芯片连接。本发明应用于USB转四口UART电路的技术领域。

Description

一种USB转四口UART电路
技术领域
本发明涉及一种接口转换电路,特别涉及一种USB转四口UART电路。
背景技术
随着时代的发展，电子技术也在快速发展，生产的各种品类的电子产品越来越多，电子产品的消费升级也越来越快，客户对选购的产品的性能及参数要求越来越高。为了满足各种需求，生产者就需要对产品的各个参数做出更为细致的要求，为保证数据的正确性，因此在出厂时需要对这些参数进行精确的测量。这就要求生产者在产品出厂前对产品的性能参数有详细的测试数据来保证产品性能的稳定。因此，出货前就需要对产品进行严格的测试，以确保产品性能达标。现在很多的产品功能多种多样，这就需要有一个主控芯片来处理控制这些功能，要想测试产品的各个功能，就需要通过硬件软件一起协调，通过硬件来搭好测试环境，在通过软件指令来处理；目前硬件产品的通信方式有串口通信，网口通信，蓝牙通信等，串口通信由于硬件接口简单，程序编写简单，并可以使用电脑显示相关调试信息，不需要借助其他外部硬件，可以很方便地进行程序调试，因此使用的比较多。
针对现有的串口模块产品，主要存在以下不足：
1、体积较大，成本偏高：串口模块由于是封装好的产品，增加了体积，且成本偏高，多用于线下调试，不适用于很多自动化生产线等特殊场合；
2、串口通道少：大部分串口模块都只有1个通道，无法满足同时对多个产品通信的需求，多个产品通信时需要增加模块，则会增加成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种体积小、成本低及多串口通道的USB转四口UART电路。
本发明所采用的技术方案是：所述一种USB转四口UART电路包括电源电路、串口电路、EEPROM电路、时钟电路、ESD保护电路；所述电源电路为各个电路模块提供工作电压，所述串口电路是USB转串口芯片，所述EEPROM电路、所述时钟电路、所述ESD保护电路均与所述USB转串口芯片连接。
进一步，所述USB转串口芯片的型号为FT4232HL。
进一步，所述电源电路是以USB_+5V为输入电压，USB_+5V是至电脑USB端口的电压，使用时通过USB线连接到电路中；所述电源电路包括电源管理芯片U2，所述电源管理芯片U2为各个电路提供稳定的输入电压；所述电源电路还包括二极管D1，所述二极管D1的正极与所述电源管理芯片U2的输出端连接，所述二极管D1的负极与所述电源管理芯片U2的输入端连接，所述二极管D1是为了来保护所述电源管理芯片U2，保护输入瞬间短路到GND，以免损坏所述电源管理芯片U2；所述电源电路包括还包括隔离滤波电路，所述隔离滤波电路包括输入端滤波电容C1、C2和输出端滤波电容C6、C7，所述输入端滤波电容C1、C2并联设置且所述输入端滤波电容C1、C2的一端与所述电源管理芯片U2的输入端连接，所述输出端滤波电容C6、C7的一端与所述电源管理芯片U2的输出端连接，所述输入端滤波电容C1、C2的另一端和所述输出端滤波电容C6、C7的另一端均接地，所述隔离滤波电路的作用是滤除高频干扰信号，降低电源噪音；所述隔离滤波电路还包括电源输出指示灯LED1和LED限流电阻R2，所述电源输出指示灯LED1的正极与所述电源管理芯片U2的输出端连接，所述电源输出指示灯LED1的负极与所述LED限流电阻R2串联后接地。
进一步，所述EEPROM电路为带电可擦可编程只读存储器芯片，所述EEPROM电路为93LC46B芯片U3，所述93LC46B芯片U3上连接有若干个上拉电阻R3，R4，R6，R8。
进一步，所述时钟电路由一个12M晶振X1以及两个电容C14、C15组成；两个所述电容C14、C15并联设置，两个所述电容C14、C15的一端分别连接所述12M晶振X1的两端，两个所述电容C14、C15的另一端均接地。
进一步，所述ESD保护电路包括ESD保护芯片U1，所述ESD保护芯片U1的型号为NUP4202W1，防止所述USB转串口芯片被静电损坏；所述ESD保护电路还包括USB座子J1，所述ESD保护芯片U1与所述USB座子J1，所述USB座子J1连接到电脑给电路板提供电源和USB信号。
本发明的有益效果是：由于本发明采用一个USB转四口UART的设计，包括电源电路、串口电路、EEPROM电路、时钟电路、ESD保护电路；所述电源电路为各个电路模块提供工作电压，所述串口电路是USB转串口芯片，所述EEPROM电路、所述时钟电路、所述ESD保护电路均与所述USB转串口芯片连接,所以，本设计通过选择关键芯片设计相关电路，删减不必要的器件，优化布局，减小体积，使用1组USB信号转出四路串口的芯片来进行硬件电路的设计，在USB信号资源条件有限的情况下，可以产生更多的串口设备，使用也比较简单，只需要使用一根USB线，一端连接到电脑，另外一端接到搭建好的串口电路板上，就可以在电脑上发现四个独立的串口设备，在电脑上调试也比较方便。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的电源电路；
图3是本发明的串口电路；
图4是本发明的EEPROM电路；
图5是本发明的时钟电路；
图6是本发明的ESD保护电路。
具体实施方式
在本实施例中，本发明由电源电路、串口电路、EEPROM电路、时钟电路、ESD保护电路组成。
图1是设计系统框图，其中电源电路为各个电路模块提供工作电压；串口电路是USB转串口芯片；ESD保护电路防止芯片被静电损坏；时钟电路是由一个12M晶振以及两个电容组成；EEPROM电路选用93LC46B芯片，可以使用 FT_PROG软件通过USB对其进行编程。
图2是电源电路，电源电路将输入电压转换为各电路模块所需要的工作电压，为各个模块提供稳定的、低噪音的电源电压，电源电路是以USB_+5V为输入电压，USB_+5V是至电脑USB端口的电压，使用时通过USB线连接到电路中。电路中的U2为电源管理芯片，为各个电路提供稳定的输入电压;D1二极管是为了来保护电源管理芯片，保护输入瞬间短路到GND，以免损坏电源管理芯片;C1，C2,C6,C7为隔离滤波电路，其作用是滤除高频干扰信号，降低电源噪音；LED1为电源输出指示灯，R2为LED限流电阻。
图3是串口电路， 把USB信号转换成串口信号，实现一组USB信号转换成四路串口信号。电路中U4为USB转4通道串口芯片；C8-C13，C16-C22,为隔离滤波电路，其作用是滤除高频干扰信号，降低电源噪音；R12-R19为串口芯片输出端匹配电阻，接外部设备。
图4是EEPROM电路，EEPROM电路选用93LC46B芯片，可以使用 FT_PROG软件通过USB对其进行编程，U3为EEPROM芯片；R3,R4,R6,R8为上拉电阻；外部EEPROM可用于自定义USB的VID，PID，序列号，也可以用来修改FT4232H 串口名和电源描述符值，远程唤醒、断电软下拉和 I/O 引脚驱动强度等。
图5 时钟电路，时钟选择无源晶振为串口芯片提供基准频率，X1为12M无源晶振，C14,C15为负载电容。
图6为ESD保护电路，U9为ESD保护IC，防止芯片被静电损坏；J1为USB座子，连接到电脑给电路板提供电源和USB信号。
本实施例具有如下优点：1、减小串口模块体积，易于修改串口名称；2、降低使用单个串口模块的成本；3、实现多通道串口通信。
本发明通过选择一款高速、多通道串口芯片，设计电源电路、时钟电路、ESD保护电路，EEPROM电路来完成硬件电路的搭建以实现四路串口信号的输出。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种USB转四口UART电路，其特征在于：所述一种USB转四口UART电路包括电源电路、串口电路、EEPROM电路、时钟电路、ESD保护电路；所述电源电路为各个电路模块提供工作电压，所述串口电路是USB转串口芯片，所述EEPROM电路、所述时钟电路、所述ESD保护电路均与所述USB转串口芯片连接。
2.根据权利要求1所述的一种USB转四口UART电路，其特征在于：所述USB转串口芯片的型号为FT4232HL。
3.根据权利要求1所述的一种USB转四口UART电路，其特征在于：所述电源电路是以USB_+5V为输入电压，USB_+5V是至电脑USB端口的电压，使用时通过USB线连接到电路中；所述电源电路包括电源管理芯片（U2），所述电源管理芯片（U2）为各个电路提供稳定的输入电压；所述电源电路还包括二极管（D1），所述二极管（D1）的正极与所述电源管理芯片（U2）的输出端连接，所述二极管（D1）的负极与所述电源管理芯片（U2）的输入端连接，所述二极管（D1）是为了来保护所述电源管理芯片（U2），保护输入瞬间短路到GND，以免损坏所述电源管理芯片（U2）；所述电源电路包括还包括隔离滤波电路，所述隔离滤波电路包括输入端滤波电容（C1，C2）和输出端滤波电容（C6，C7），所述输入端滤波电容（C1，C2）并联设置且所述输入端滤波电容（C1，C2）的一端与所述电源管理芯片（U2）的输入端连接，所述输出端滤波电容（C6，C7）的一端与所述电源管理芯片（U2）的输出端连接，所述输入端滤波电容（C1，C2）的另一端和所述输出端滤波电容（C6，C7）的另一端均接地，所述隔离滤波电路的作用是滤除高频干扰信号，降低电源噪音；所述隔离滤波电路还包括电源输出指示灯（LED1）和LED限流电阻（R2），所述电源输出指示灯（LED1）的正极与所述电源管理芯片（U2）的输出端连接，所述电源输出指示灯（LED1）的负极与所述LED限流电阻（R2）串联后接地。
4.根据权利要求1所述的一种USB转四口UART电路，其特征在于：所述EEPROM电路为带电可擦可编程只读存储器芯片，所述EEPROM电路为93LC46B芯片（U3），所述93LC46B芯片（U3）上连接有若干个上拉电阻（R3，R4，R6，R8）。
5.根据权利要求1所述的一种USB转四口UART电路，其特征在于：所述时钟电路由一个12M晶振（X1）以及两个电容（C14，C15）组成；两个所述电容（C14，C15）并联设置，两个所述电容（C14，C15）的一端分别连接所述12M晶振（X1）的两端，两个所述电容（C14，C15）的另一端均接地。
6.根据权利要求1所述的一种USB转四口UART电路，其特征在于：所述ESD保护电路包括ESD保护芯片（U1），所述ESD保护芯片（U1）的型号为NUP4202W1，防止所述USB转串口芯片被静电损坏；所述ESD保护电路还包括USB座子（J1），所述ESD保护芯片（U1）与所述USB座子（J1），所述USB座子（J1）连接到电脑给电路板提供电源和USB信号。
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