1 前言
USB是一種應用于PC領域的接口" title="接口">接口技術，+用于規范電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口可支持設備的即插即用和熱插拔功能，還可連接多達127種外設，如鼠標、調制解調器和鍵盤等。但目前還有大量外圍設備和軟件使用RS232" title="RS232">RS232串口標準，為了充分利用 USB的優勢，設計USB-RS232" title="USB-RS232">USB-RS232轉換器以便通過USB總線傳輸RS232數據。這里提出一種基于FT2-232H" title="FT2-232H">FT2-232H的USB-RS232轉換模塊設計方案。
2 USB-RS232轉換器設計方案
可供選擇的USB-RS232轉換器設計方案有：利用通用的USB控制器內置的通用異步收發器(UART)在USB與RS232之間轉換信號，如 CY7C68013；采用單獨的USB接口收發器，如ISP1581，PDIUSBD1 1／12等。而目前應用最廣泛的是采用專用的USB／RS232雙向轉換器，如FTDI公司的FT232BM，FT2232C，FT232R，該方案將數據收發和協議轉換工作全部由轉換器獨立完成，無需編寫器件的固件。
3 FT2232H簡介
FTDI公司推出的第5代USB-to-UART/FIFO器件FT2232H支持480 Mb/s的USB 2．0高速規范，并可在各種工業標準的串行或并行接口(例如UART或FIFO)下配置，可提供兩種可配置的接口，每個接口均可配置為UART、 JTAG、SPI、I2C或帶獨立波特率發生器的位響應模式串口。此外，還可配置為雙F1245 FIFO、主機總線仿真模式、CPU接口FIFO模式或光隔離串行接口模式。
3．1 主要特點
FT2232H可提供2個支持USB 2．0高速規范且可配置的并行／串行接口；內部集成有USB協議引擎，控制通用收發宏單元接口(UTMI)可處理USB 2．0高速接口所有方面：內部集成有+1．8 V低壓差(LDO)穩壓器和12～480 MHz的PLL；每個接口4 KB TX和RX數據緩沖；內部有效集成整個USB協議，無需任何固件；多協議的同步連續的發動機(MPSSE)的速度可達30 Mbit／s，提供靈活的同步接口配置；當配置為RS-232／-422／-485 UART接口時，FT2232H支持數據傳輸率達12 Mb／s：當配置為并行FIFO接口時，數據傳輸率達25 Mb／s。
3．2 功能描述
FT2232H內部結構圖如圖1所示。FT2232H有2個獨立的UART／FIFO控制器，用于控制異步數據、245 FIFO數據、光電隔離(高速串口)或在安裝程序命令時控制Bit-Bang模式；USB協議引擎控制和管理UTMI PHY與FIFO之間的接口，負責電源管理和USB協議規范；雙端口FIFO TX緩沖區(4KB)存儲" title="存儲">存儲來自主機PC的數據，并通過多用途的UART，FIFO控制器使用數據；雙端口FIFO RX緩沖區(4KB)存儲來自多用途UART/FOFO控制器的數據，然后再將數據送至主機；復位發生器模塊上電時為設備內部電路提供可靠的供電復位。 RESETn輸入引腳允許外部設備重置FT2232H。如果不使用RESETn，應將其連接到VCCIO(+3．3 V)；獨立波特率發生器提供×16或×10的時鐘信號給UART，通過1個14位比例因子和4個寄存位提供最佳的波特率調諧，決定UART可編程設置的波特率；+1．8 VLDO穩壓器為系統核心，為USB收發器模塊提供+1．8 V電壓，其輸入(VREGIN)必須接+3．3 v外接電源。VREGIN還需外接一只濾波電容器：通用收發器宏單元接口(UTMI)物理層為USBTX／RX數據提供全速／高速SERDES (serialise-deserialise勸能，還可提供時鐘；當不使用外部E2PROM時，FT2232H默認為一個USB到雙串口設備，添加一個外部93C46(93C56或93C66)E2PROM使每個器件的通道獨立配置為一個串行UART(RS232)模式，并行FIFO(245)模式或高速串口(光電隔離)。外部E2PROM也可用于存儲FT223-2H的USB VID，PID，設備驅動號和設備說明文字。
4 硬件設計
圖2為FT2232H配置USB-UART R232接口電路。
4．1 RS232 UART模式LED接口
當配置在異步模式下，FT2232H在每個通道上有2個IO引腳控制LED狀態指示燈，分別用于傳輸和接收數據。傳輸／接收數據時，各自引腳從三態驅動至低電平，LED上顯示數據傳輸。使用數字計時器，即使數據傳輸的百分之幾也可清楚傳輸至用戶終端。
4．2 USB總線供電配置
USB總線供電設備從USB總線獲得能量。應用中，FT223-2H要求BUS(USB+5 V)調整到+3．3 V(使用一個LDO)供應給VCCIO，VPLL,VPHY和VREGIN。
4．3 振蕩器與E2PROM配置
FT2232H與12 MHz±0．5％晶體振蕩器的配置見圖2，OSCI，OSCO與GND之間應增加電容器，這將有利于許多晶體振蕩器使用。如果使用一個晶體、用平行式切斷類型，還可使用一個12 MHz振蕩器與FT2232H。在這種情況下，振蕩器的輸出將驅動OSCI，而OSCO斷開。
如果安裝一個外部。E2PROM(93LC46／56／66)可使用MPROG V3．4a或更新版本對USB接口編程。該E2PROM必須是16位或丁作在+3．0～+3．6 V范同內。
5 驅動軟件
當FT2232H轉換器連接到主機時，必須在PC機上安裝一個由FTDI免費提供的虛擬串行口 (VCP)驅動程序，使得用戶能夠通過一個PC機串行仿真端口標準與USB接口通信。外部設備的數據經其RS232接口輸入到FT2232H轉換模塊，轉換后的數據經PC的USB接口輸入到PC中的VCP程序中，Win-dows應用程序通過VCP進行處理。開發人員將所需的產品PID，VID，設備驅動號和設備說明文字寫入FT2232H自帶的E2PROM，E2PROM中的各種信息必須按照一定的格式存儲。FT2232H也提供默認的PID、VID、設備驅動號及設備說明，即使轉換器無E2PROM也可正常T作，這時設備描述符是默認FTDI公司提供的信息。
另一種FTDI的USB驅動程序——D2XX驅動程序，能獲得更好的數據傳輸性能。應用軟件可通過一個DLL實現對FT2232H的讀寫。因此在編寫程序時，只需調用FT2232 HDLL中的函數，便可完成對USB接口沒備的讀寫操作。
用戶可根據需要選擇不同的驅動程序訪問FTDI設備。但需要注意，在應用軟件開發使用過程中，同時只能使用一種驅動程序提供的接口，不能混用不同驅動程序提供的接口。
6 與其他方案比較
目前，在實際應用中，采用專用的USB-RS232雙向轉換器來實現USB-RS232接口的轉換設計方案，是最為簡清的一種。尤其FT2232H，在原有專用轉換器基礎上，進一步優化。(1)FT2232H簡單配置即可得到2個RS232串口。這樣，通信模塊與定位模塊即可相互獨立工作，完成信息的采集與傳遞；(2)FT2232H的發送緩沖器和接收緩沖器均達4 KB，是FT232BM，FT2232C等的10～30倍；(3)當配置為RS232 UART接口時，FT2232H數據傳輸速率大幅提高，可支持數據傳輸率達12 Mbaud：當配置為并行FIFO接口時，數據傳輸率高達25 Mb／s。
7 結束語
采用雙向轉換器FT2232H設計USB和RS232轉換接口，不僅可用于對以RS232為通信通道設備的升級換代，也可直接用于新產品開發。在此基礎上，利用FT2232H提供的引腳功能，還可方便設計出USB-RS422、USB-RS485轉換器。