单路USB转单/多路串口方案

在日常开发或产品设计时，会遇到不少使用串口通讯或者调试的情况，一个串口时使用USB转单路串口则可优雅解决，但若是多个串口时则可能需要占据多个USB口，颇为麻烦，所以探索了单路USB转单/多路串口的方案提供给大家，以便不时之需。

1、CH343 USB转单串口芯片

常见的肯定是单路USB转单串口了，此处推荐使用CH343。提供VIO独立供电功能，通过控制输入VIO引脚的电压大小可以使其和不同电压的串口进行通讯，实现两端串口的电平匹配，能更好适用于不同串口信号电平使用需求，串口信号电压范围1.8V~5V。

波特率支持50bps~6Mbps，在满足基本调试的同时也可以进行一些特殊的高速串口数据上传，同时也可使用高波特率进行串口下载。

其中DTR引脚可复用为TNOW引脚即串口发送状态引脚，可直连RS485转换芯片的DE和RE引脚来控制其发送和接收使能，同时支持外接电平转换芯片实现RS232、RS422等的转换。目前有SOP-16/ESSOP10/QFN16_3X3三种封装型号。

技术手册：http://www.wch.cn/downloads/CH343DS1_PDF.html
驱动程序：
​		Windows：http://www.wch.cn/downloads/CH343SER_EXE.html
​		Linux  ：https://github.com/WCHSoftGroup/ch343ser_linux
​		MacOS  ：http://www.wch.cn/downloads/CH34XSER_MAC_ZIP.html
应用电路：
​		参考链接：http://www.wch.cn/downloads/CH343EVT_ZIP.html

USB转TTL串口电路参考

2、CH342 单路USB转双路串口

​CH342是一个USB总线的转接芯片，实现单路USB转两个异步串口，串口相互独立互不影响。每个串口都支持高速全双工，支持波特率范围50bps~3Mbps，支持奇偶校验，提供了常用的MODEM联络信号（RTS、CTS、DTR、DSR、RI、DCD），外接其他电平转换芯片则可快捷转换成RS232、RS422、RS485等接口。同时也支持串口I/O独立供电，可一路串口用于下载一路用于调试或者同时联调两个串口设备。

目前提供QFN24和ESSOP10及QFN12三种封装，信息如下：

技术手册：http://www.wch.cn/downloads/CH342DS1_PDF.html
驱动程序：
​		Windows：http://www.wch.cn/downloads/CH343SER_EXE.html
​		Linux  ：https://github.com/WCHSoftGroup/ch343ser_linux
​		MacOS  ：http://www.wch.cn/downloads/CH34XSER_MAC_ZIP.html
应用电路：
​		参考链接：http://www.wch.cn/downloads/CH342EVT_ZIP.html

USB转TTL串口参考电路

USB转RS232参考电路

USB转RS485参考电路

官网评估板说明

3、CH344/CH9344单路USB转4路串口

CH344和CH9344都是单路USB转4路串口的转接芯片，其中CH344L为USB2.0全速接口，CH344Q和CH9344为USB2.0高速接口，其都提供 4 组全双工的异步串口UART0/1/2/3。两者之前区别如下：

​目前提供LQFP48封装,信息如下：

技术手册：
​		CH344 ：http://www.wch.cn/downloads/CH344DS1_PDF.html
​		CH9344：http://www.wch.cn/downloads/CH9344DS1_PDF.html
驱动程序：
​		（CH344和CH342使用同个驱动，此处为CH9344驱动）
​		Windows：http://www.wch.cn/downloads/USBMSER_exe.html
​		Linux  ：https://github.com/WCHSoftGroup/ch9344ser_linux
应用电路：
参考链接：
​		CH344 ：http://www.wch.cn/downloads/CH344EVT_ZIP.html
​		CH9344：http://www.wch.cn/downloads/CH9344EVT_ZIP.html

CH344-USB转TTL参考电路

CH9344-USB转TTL参考电路

CH9344-USB转RS232参考电路

官网评估板说明

4、CH348 单路USB转8路串口

​ CH348为单路USB转8路异步串口的转接芯片，串口之间互相独立，支持1200bps_{6Mbps波特率，CH348L串口I/O支持独立供电，电压范围1.8V}3.3V，支持最多48路GPIO输入输出功能，八串口皆支持常用的MODEM联络信号（RTS、CTS、DTR、DSR、RI、DCD），支持TNOW串口发送状态引脚，通过电平转换芯片可实现USB转8路RS232/RS422/RS485电路。

​ 内置EEPROM，可配置芯片的PID、VID、最大电流值、厂商和产品信息字符串等参数。

​ 目前提供LQFP48/LQFP100封装，信息如下：

技术手册：http://www.wch.cn/downloads/CH348DS1_PDF.html
驱动工具：
​		Windows：http://www.wch.cn/downloads/USBMSER_exe.html
​		Linux  ：https://github.com/WCHSoftGroup/ch9344ser_linux
应用电路：
​		参考链接：http://www.wch.cn/downloads/CH348EVT_ZIP.html

CH348-USB转TTL参考电路

CH348-USB转RS232参考电路

官网评估板说明（CH384L）

5、USB转32路串口

如何达到USB转32路串口呢，结合4端口高速USB HUB控制器芯片CH334+CH348则可实现USB转32路串口，具体方案可参考WCH的官网

http://www.wch.cn/application/583.html

总结

基于USB转单/多串的方案，以上都是基于单芯片实现，其可节约更多的PCB布板面积，使其体积小巧，更方便于嵌入式工程师们使用与携带，同时若是用在项目上，也会更好的避免板面积限制、重量限制等问题。若还需远超8串口以上的方案，则需结合USB HUB芯片来实现了

参考链接：
USB转串口方案选型：http://www.wch.cn/application/357.html
串口芯片选型：http://special.wch.cn/zh_cn/produce/

在装有Win7 32位系统的台式机上

先卸载旧驱动，再重新安装。

对设备管理器里的U转串口设备从本地更新驱动，选择下图文件

系统弹出红色提示框（是否安装XXXX驱动），选择安装，随后该设备由无法启动变为工作正常。

在Win8 64位系统上

安装驱动后，出现下图情况，设备无法启动（错误代码10）

选择08年的驱动后，串口恢复正常。

总结

这些驱动有很多不兼容的，特别是在高级Windows版本或64位系统上，解决的思路就是多尝试安装各种版本，并根据串口状态调整安装策略。

学电子设计少不了使用串口通信，但是现在的笔记本电脑基本上不带串口了，好在现在有USB转串口可以使用。市场上常见的USB转串口芯片主要有4个系列：CP2102、CH340、FT232、PL2303。

本文主要介绍常见的这几种USB转串口的功能、特性，并对其输出波形进行了测试和对比。

（有些特性是特殊应用下的需求，自己摸索测试出来的，网上也找不到，标题党一把，史上最全，O(∩_∩)O哈哈~）

1）主要功能对比

首先，一张表比较它们的各种特性：

由上述表格可以看出，它们的区别还是有一些的。不过一般情况下都够用，比如5、6位数据发送，一般是很少用到的；高于1M的波特率对设计和应用场合要求比较高，容易出现误码，也用的很少；去除这些不太常用的特性，他们功能基本是一样的。

2）串口波形测试

我们来测试一下它们的串口输出波形。

这里使用的芯片具体型号是：CP2102、CH340E、FT232RL、PL2303HX。其中CP2102、PL2303是3.3v供电，CH340E、FT232RL是5V供电。

a）先设置为115200波特率、偶校验、1停止位，发送数据为连续的0x55，测试各芯片波形如下，基本一致：

b）设置为115200波特率、偶校验、2停止位，发送数据仍为连续的0x55，测试各芯片波形如下，也是基本一致的：

可以看到，2停止位时，和上一组图片相比，在两个字节之间，上一个字节的停止位到下一个字节的起始位间的宽度变宽了，变成了2个bit宽度。

c）设置为921600波特率、偶校验、1停止位，发送数据仍为连续的0x55，测试各芯片波形如下，可以看到各芯片的波形有明显不同，主要是上一个字节的停止位到下一个字节的起始位的间隔：

仔细观察可以发现：FT232芯片的输出波形是最标准的，前一个字节的停止位到下一个字节的起始位间隔是一个bit的宽度；其他芯片的字节间隔都比一个bit宽度要宽一些，CP2102大于2个bit的宽度，CH340E等于2bit宽度，PL2303在1bit~2bit宽度之间。

所以，只有FT232芯片的字符是严格连续发送的。

d）设置为921600波特率、偶校验、2停止位，发送数据仍为连续的0x55，测试各芯片波形如下：

对比上一组1停止位的波形，可以发现，2停止位的波形：CP2102、PL2303芯片的字符间隔还是偏大，大于2个bit宽度；而CH340E、FT232芯片的波形是标准的，间隔刚好2bit宽度。

综合上述现象可以看出，在波特率较低时（115200），各芯片都能输出较为校准的波形；在波特率较高时（921600），FT232芯片发送的字符是严格连续的，其他芯片字符间都有不同程度的延时。

3）收数测试

CP2102、PL2303、CH340E这三种芯片在发送时字符间有延时，那么接收时会不会也有延时要求，导致丢数呢？

经过测试，使用FT232作为发送端，其他几款芯片作为接收端，传输中没有出现丢失数据的情况。所以，即使发送端的数据字符间是连续无间隔的，这几款芯片的收数功能也是完全正常的，不会有丢数问题发生。

4）总结

a）这几种USB转串口的芯片，FT232系列的芯片稳定性是最好的；如果工作在高波特率，而且要求字符间没有间隔，那么需选用FT232芯片；很多知名厂家的工业测试设备都使用的它作为串口实现；价格较贵；

b）PL2303是台湾厂家的产品，稳定性较差，有出现过某些计算机高波特率使用时会蓝屏的情况，而且这个芯片市场上仿造、假冒的也比较多，做产品不建议使用；

c）一般的应用，如果价格敏感，可以选用CH340系列或CP2102系列，在业内的口碑都是很不错的；

d）这里特别提一下国产芯片CH340，价格和稳定性上都做的不错，有多种封装可选，国内踏踏实实做产品的典范，它家的其他类型的接口转换芯片也做得很不错。

好了，本节篇文章就到这里了。

欢迎大家关注我的公众号：小白白学电子，不定期分享电子行业的干货知识：