學電子設計少不了使用串口通信,但是現在的筆記本電腦基本上不帶串口了,好在現在有USB轉串口可以使用。市場上常見的USB轉串口芯片主要有4個系列:CP2102、CH340、FT232、PL2303。
本文主要介紹常見的這幾種USB轉串口的功能、特性,并對其輸出波形進行了測試和對比。
(有些特性是特殊應用下的需求,自己摸索測試出來的,網上也找不到,標題黨一把,史上最全,O(∩_∩)O哈哈~)
1)主要功能對比
首先,一張表比較它們的各種特性:

由上述表格可以看出,它們的區別還是有一些的。不過一般情況下都夠用,比如5、6位數據發送,一般是很少用到的;高于1M的波特率對設計和應用場合要求比較高,容易出現誤碼,也用的很少;去除這些不太常用的特性,它們功能基本是一樣的。
2)串口波形測試
我們來測試一下它們的串口輸出波形。
這里使用的芯片具體型號是:CP2102、CH340E、FT232RL、PL2303HX。其中CP2102、PL2303是3.3v供電,CH340E、FT232RL是5V供電。
a)先設置為115200波特率、偶校驗、1停止位,發送數據為連續的0x55,測試各芯片波形如下,基本一致:

b)設置為115200波特率、偶校驗、2停止位,發送數據仍為連續的0x55,測試各芯片波形如下,也是基本一致的:
可以看到,2停止位時,和上一組圖片相比,在兩個字節之間,上一個字節的停止位到下一個字節的起始位間的寬度變寬了,變成了2個bit寬度。

c)設置為921600波特率、偶校驗、1停止位,發送數據仍為連續的0x55,測試各芯片波形如下,可以看到各芯片的波形有明顯不同,主要是上一個字節的停止位到下一個字節的起始位的間隔:

仔細觀察可以發現:FT232芯片的輸出波形是最標準的,前一個字節的停止位到下一個字節的起始位間隔是一個bit的寬度;其他芯片的字節間隔都比一個bit寬度要寬一些,CP2102大于2個bit的寬度,CH340E等于2bit寬度,PL2303在1bit~2bit寬度之間。
所以,只有FT232芯片的字符是嚴格連續發送的。
d)設置為921600波特率、偶校驗、2停止位,發送數據仍為連續的0x55,測試各芯片波形如下:

對比上一組1停止位的波形,可以發現,2停止位的波形:CP2102、PL2303芯片的字符間隔還是偏大,大于2個bit寬度;而CH340E、FT232芯片的波形是標準的,間隔剛好2bit寬度。
綜合上述現象可以看出,在波特率較低時(115200),各芯片都能輸出較為校準的波形;在波特率較高時(921600),FT232芯片發送的字符是嚴格連續的,其他芯片字符間都有不同程度的延時。
3)收數測試
CP2102、PL2303、CH340E這三種芯片在發送時字符間有延時,那么接收時會不會也有延時要求,導致丟數呢?
經過測試,使用FT232作為發送端,其他幾款芯片作為接收端,傳輸中沒有出現丟失數據的情況。所以,即使發送端的數據字符間是連續無間隔的,這幾款芯片的收數功能也是完全正常的,不會有丟數問題發生。
4)總結
a)這幾種USB轉串口的芯片,FT232系列的芯片穩定性是最好的;如果工作在高波特率,而且要求字符間沒有間隔,那么需選用FT232芯片;很多知名廠家的工業測試設備都使用的它作為串口實現;價格較貴;
b)PL2303是臺灣廠家的產品,穩定性較差,有出現過某些計算機高波特率使用時會藍屏的情況,而且這個芯片市場上仿造、假冒的也比較多,做產品不建議使用;
c)一般的應用,如果價格敏感,可以選用CH340系列或CP2102系列,在業內的口碑都是很不錯的;
d)這里特別提一下國產芯片CH340,價格和穩定性上都做的不錯,有多種封裝可選,國內踏踏實實做產品的典范,它家的其他類型的接口轉換芯片也做得很不錯。
好了,本節篇文章就到這里了。
審核編輯 :李倩
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原文標題:4種常用的USB轉串口芯片特性比較
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