В последнее время (точнее, уже немало лет) компьютеры, как ноутбуки, так и десктопы, не оснащаются последовательными портами RS-232. Просто отпала необходимость в наличии этого интерфейса - на рынке практически не осталось массовых внешних устройств, которые подключаются через стандартный COM порт. Но, тем не менее, есть масса приложений и устройств, которые используют только последовательные порты стандартов RS-232/422/485. Это различные ресиверы, в которых перепрошивка выполняется через последовательный порт, диагностическое оборудование для автомобилей и многое другое. Если нет такого порта в компьютере, то что же делать?
Почти в любом компьютерном магазине можно купить специализированные переходники USB в последовательный порт RS-232. Ценовой разброс подобных переходников просто огромный: от 1 доллара за "шнурок" сомнительного происхождения на eBay, до 30-50-100 долларов за устройства, некоторые из которых ничем не отличаются по внешнему виду от однодолларового "шнурка". Так что же выбрать? Интернет полон как положительных, так и отрицательных отзывов о совсем недорогих переходниках. У кого-то они работают без проблем, у кого-то та же модель насмерть отказывается работать. Почему? Тут есть две возможные проблемы: это может быть как проблема с программным обеспечением, так и чисто аппаратные проблемы.
Во-первых, скажу банальность, что не стоит ждать чудес от недорогих устройств. Качественное программное обеспечение - это не то, что может себе позволить небольшая компания. Да и комплектующие для производства тоже сильно отличаются по цене.
Почему мой переходник USB-COM не видит моё устройство?
Есть несколько возможных причин.
1. Из чего вообще состоит такой переходник? В идеале - из моста USB в последовательный порт и преобразователя уровней в RS-232. Дело в том, что мост на выходе имеет уровни TTL, т.е от 0 до (именно для этих мостов) максимум 3.3 В. Часто напряжение не дотягивает и до 3 В. По стандарту RS-232 сигнал должен быть от ±5 В до ±15 В, причём, приёмник должен принимать сигнал с разбросом ±3 В. Вот здесь мы и видим причину первой экономии - зачастую производитель просто не применяет преобразователя уровней, так как, теоретически +5В ±3В даёт аж +2В, а на выходе, как правило, от +2.5 до 3.3В, а вот получить логическую 1 с напряжением от даже от -2 до -15 В - невозможно. Т.е. работать такой переходник с RS-232 даже в принципе не сможет, только с контроллерами, у которых на входе тоже уровни TTL. Впрочем, встречаются и такие устройства, правда, нечасто. Есть и ещё одна проблема: некоторые микросхемы RS-232 включают режим энергосбережения (спящий режим). Если на входах меньше ±3В, она даже не выйдет из "спячки", т.е. в случае без преобразователя уровней, при выходном напряжении 2.5 В вообще никогда. В "правильных" переходникахтипичное напряжение на выходах составляет ±6.5В, что с запасом укладывается в стандарт.
Рисунок 1. "Правильно" сделанный переходник-кабель USB-COM Mini :
Провода не впаяны прямо в плату, а подключены разъёмом. Это предотвращает механическое обламывание проводов.
Есть индикация - 2 LED.
Сама плата покрыта лаком, все отверстия покрыты золотом против окисления.
Две микросхемы: как моста (в данном случае, FTDI FT232RL), так и преобразователя уровней ZT231LEEA.
Качественный монтаж, качественная элементная база.
Если вам приходится часто использовать переходник, носить его постоянно в сумке, подключать в помещениях с пыльной или агрессивной средой, то все эти "мелочи", на которых обычно экономит большинство производителей, вам не покажутся мелочами. Кроме того, разведены все 9 сигналов RS-232, что позволяет использовать этот переходник с любыми устройствами RS-232.
2. Ещё одним критерием качества является поддержка переходником всех 9 стандартных сигналов RS-232. Во многих моделях недорогих переходников поддерживаются только 3 сигнала из 9. Для многих устройств этого вполне достаточно, например, для управления частотного преобразователя. Другим же устройствам, например, считывателям штрихкода, необходимы все 9 сигналов. Опять же, переходник, в котором есть полный набор модемных сигналов, может легко работать с любыми устройствами RS-232, а те, у которых задействовано только 3, увы.... А производители далеко не всегда афишируют это свойство своих изделий. Так что при поиске переходника уточните, какие сигналы нужны для подключения вашего устройства, и проверьте, чтобы их поддерживал выбранный вами переходник. Между прочим, далеко не все мосты USB-UART поддерживают все модемные сигналы.
Многие люди, у которых руки прикручены как надо, хотят сделать подобные переходники сами. В Интернете можно найти схемы, рисунки печатных плат и подробные рекомендации. А стоит ли овчинка выделки? Конечно, если для вас лично это вопрос принципа, то это понятно. Но глядя на цены микросхем, у меня, например, пропал бы всякий интерес к подобной работе. Только микросхема преобразователя уровней TTL в RS-232 MAX213EWI стоит в розницу 200 рублей. При этом, эта микросхема работает с максимальной скоростью всего 115 КБит/сек, а не 921 КБит/сек, как в "правильных" моделях. А вы думали, почему их не ставят в дешёвые переходники? Самый недорогой мост USB-UART PL2303 стоит 210 рублей, FT232RQ - 360, FT232RL - 460, TUSB3410 - 530рублей. Тут хотелось бы заметить, что микросхемы FT232RQ, FT232RL это одно и тоже, только с маленьким, но для кого-то очень существенным отличием - наработка на отказ у первой микросхемы в 2.5 раза меньше, чем у второй. Хотя и это время совсем не маленькое. Это без навесных элементов, платы, разъёмов и корпуса. Так, что прежде, чем браться за такую работу, имеет смысл подумать, может готовый - тоже неплохой вариант? Впрочем, всем известно, что некоторые производители (китайцы, хоть это и не политкорректно показывать на них пальцем) могут и из FTDI и Texas Instruments сделать, мягко говоря, некачественное изделие, так что смотрите внимательнее на производителя и его репутацию.
И всё таки, если вы решили сделать своими руками подобный переходник, в даташитах производителей микросхем вы можете найти подробные схемы таких устройств на любой вкус. Ещё раз повторю ссылки на самые популярные микросхемы:
Сборка Z-Duino
Итак, начнем. Выигранный мной набор для сборки включает в себя три пакетика.
В один упакованы разъёмы, панелька для контроллера и сам контроллер - ATmega328P, в него прошит загрузчик и скетч “Blink”. Другой пакетик наполнен “рассыпухой”, среди которой есть “бомбовая” кнопочка с красным толкателем - для сброса. В третьем пакетике: качественная плата и один из светодиодов. В наборе их два: зелёный - по питанию, и жёлтый - на pin13. Внешне одинаковые, и, чтоб их не перепутать, жёлтый упакован вместе с платой, но ничего не мешает запаять их наоборот.
Сборка прошла в два этапа. Сначала запаиваю все SMD компоненты
Затем все выводные
Мне захотелось чтобы джампер выбора питания был установлен перпендикулярно плате, поэтому я выгнул выводы плоскогубцами, припаял и обкусил лишнее.
После сборки платы подаю питание: зелёный светодиод светится, жёлтый мигает. Хорошо, теперь нужен переходник для заливки скетчей. Если есть аппаратный COM порт на материнской плате, то можно взять преобразователь уровней на предназначенной для этих целей MAX232 или собрать на транзисторах (как в Arduino Severino).
Преобразователь на транзисторах повторяет схему из Arduino Severino , а для переходника на микросхеме я выбрал MAX232CPE: вместо электролитов 10uF устанавливаются керамические 100n. У микросхемы, перед монтажом, нужно отломать выводы 7 и 10, или отогнуть их в сторону.
Для использования переходника на транзисторах или на MAXе, необходимо любым удобным способом подать на плату Z-duino 5V. Я взял прямо с USB и воткнул в разъём ICSP. Джампер выбора питания нужно установить в положение 5V.
Внимание! Если Вы что-нибудь спалите или нанесёте любой вред реализуя идеи изложенные в этой статье, то ответственность за негативные последствия несёте Вы, а не автор этих идей (то есть я). Например, в примере выше, 5V с USB на контроллер поступает напрямую, минуя предохранитель и защитный диод. Осознавайте что Вы делаете, соблюдайте полярность подключения и не превышайте максимальный ток, который может выдать большинство USB разъемов компьютера, а именно 500мА.
Если нет COM порта, можно применить переходник USB-COM. Я уже писал о переходнике на mega8 распаяном на самодельной Arduino, будет фото и схема переходника на контроллере в DIP и в TQFP корпусе.
К разъёму подведены все сигналы которые обеспечивает конвертер. На схеме и чертежах плат есть предохранители типоразмера 1206 в цепи 5V от USB. У меня таких нет, вообще нет SMD предохранителей, поэтому я установил перемычки.
На двух платах перепутаны местами RX и TX, пришлось резать дорожки, паять перемычки, в чертежах плат ошибки исправлены.
О реализации варианта этого переходника на ATtiny2313 есть на getchip.net.
Сначала пара слов про микросхему PL2303 . Существует 2 распространенных варианта данной микросхемы: новая(var D 2012 г.) и старая(var A 2004 г.). По Datasheet распиновка у них отличается, так что нужно смотреть, какая у вас версия микросхемы. Данная статья касается только старой версии микросхемы.
Вариант переходника с сопряжением уровней.
Микросхема PL2303 способна полностью заменить COM-порт, но я использую только контакты Tx и Rx. Остальные откидываю за ненадобностью. Схема данного переходника представлена на рисунке 1.
Для сопряжения уровней между USB и COM портом я использую микросхему MAX232. Эта микросхема нужна из-за того, что в классическом COM-порту логические уровни это +-12 вольт, а USB работает с уровнями 0-5 вольт.
Рисунок 1 - Схема переходника USB-COM-порт на микросхеме PL2303 с сопряжение уровней
Печатная плата этого переходника содержится в файлах к статье.
Вариант переходника без сопряжения уровней
Если нет необходимости в сопряжении уровней, можно отбросить часть схемы с микросхемой MAX232. После изменения получается схема представленная на рисунке 2. Данная вариация схемы хорошо подходит для подключения микроконтроллеров по UART (масса у микроконтроллера и переходника должна быть общая).
Рисунок 2 - Схема переходника USB-COM-порт на микросхеме PL2303 без сопряжения уровней
Печатная плата так же содержится в файлах к статье.
На рисунке 3 представлено готовое устройство. Хотя изначально плата была сделана для первого варианта, позже микросхема MAX232 была демонтирована за ненадобностью. Сейчас переходник успешно применяется для связи микроконтроллеров AVR c компьютером по UART.
Рисунок 3 - Фото готового устройства
Драйвер для микросхемы PL2303
За драйвером идем на сайт производителя и скачиваем последнюю версию драйвера. Ссылка на драйвер
Возможные проблемы
Проблема с драйвером, пишет "Запуск этого устройства невозможен. (Код 10)". Есть два варианта решения:
1) установить старую версию драйвера. Скачать старый драйвер можно там же. У меня windows 10 и этот способ мне не очень помог.
2) скачать костыль к драйверу (лежит в файлах к статье.). Не помню откуда взял, но мне помогло. После скачивания:
- ser2pl.inf- правой кнопкой и установить
- Все скопировать в С:/Windows/System32/Drivers
Для проверки работоспособности переходника нужно замкнуть контакты Rx Tx и отправить в COM-порт какие-нибудь данные, данные должны вернуться. Для мониторинга СOM-порта я использую программу Advanced Serial Port Monitor .
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Преобразователь USB в RS-232 | PL2303 | 1 | В блокнот | ||
| U2 | ИС RS-232 интерфейса | MAX232 | 1 | если надо | В блокнот | |
| C1, C22 | Конденсатор | 22 пФ | 2 | В блокнот | ||
| C3, C88 | Конденсатор | 1 мкФ | 6 | В блокнот | ||
| R1, R2 | Резистор | 27 Ом | 2 | В блокнот | ||
| R3 | Резистор | 1.5 кОм | 1 |
Проблемы при "прошивке" ресиверов. Отсутствие COM порта. Использование ноутбука
В большинстве «старых» компьютеров и ноутбуков, приобретенных более 5лет назад, всегда было несколько COM портов (RS-232). По крайней мере, всегда был хотя бы один разъем «RS-232».
Рис. 1. Разъем на корпусе компьютера
К нему подключали различное внешнее оборудование: мыши, принтеры, модемы, специализированное оборудование. Поэтому проблем с подключением ресивера к компьютеру для «прошивки» не возникало. Достаточно было просто подключить, запустить программу для обновления ПО ресивера и спокойно сделать все необходимое.
В современных компьютерах разъем «RS-232» нередко отсутствует. Тут и возникают проблемы, зачастую весьма неприятные. В большинстве ресиверов нет иных способов «прошивки» кроме использования «RS-232». И «USB» вход для подключения внешнего флешь-накопителя есть не у всех ресиверов.
А иногда имеется и другая проблема: ноутбук имеет «COM» порт, но с ресиверами одной модели он работает, а с другими - нет. Это связано с нарушением производителем ноутбука стандарта передачи данных «RS-232». На это они идут в целях экономии энергии заряда аккумуляторной батареи. Если производитель ресивера был технически щепетилен и точен, то в ресивере будет установлена специальная микросхема для «COM» порта. Благодаря этой микросхеме ресивер будет работать и с ноутбуком, и с компьютером. Но установка микросхемы увеличивает общую стоимость изделия, а в последнее время производители экономят даже на этих мелочах! Поэтому и возникает проблема несовместимости ноутбуков и большинства ресиверов.
При использовании компьютера проблема отсутствия необходимых портов«RS-232» решается просто: необходимо приобрести дополнительный модуль с «COM» портами. Это плата, устанавливаемая в компьютер, называется «PIC-COM» или просто «плата СОМ портов».
Рис. 2. Плата PCI для компьютера с двумя «COM» портами
Если вы не сильны в компьютерах и ранее никогда не имели дело с установкой дополнительного оборудования в компьютер, то обратитесь к специалисту! Иначе можете «умертвить» дорогостоящее оборудование.
После установки платы в компьютер операционная система «Windows» - «ОС» присваивает новым установленным портам номер, например, «1», «2»…«25».
При использовании ноутбука обычную плату от компьютера установить нельзя: не тот стандарт и размер. Имеется два способа решения этой проблемы: дорогой, но качественный, и дешевый, но не полностью совместимый. В первом случае необходимо приобрести для ноутбука специальную плату с портами. Цена на эти платы высока, и приобрести, даже под заказ, эту плату мне не удалось.
Рис. 3. Плата для ноутбука с «COM» портом
И тут есть подвох: в «старых» и «новых» ноутбуках два разных стандарта для дополнительного оборудования! Перед приобретением сверьтесь с инструкцией к вашему ноутбуку!
Если же вы не могли приобрести плату на компьютер или ноутбук, то остается один выход: «USB». Практически во всех современных моделях компьютеров имеется «USB» выход, как минимум два, а то и все восемь! В продаже имеются различные преобразователи «USB - COM».
Рис. 4. Преобразователь «USB - COM»
Рис. 5. Схема преобразователя «USB - COM»
Как спаять Переходник USB-COM самостоятельно. Вариант - 1
Как сделать самому переходник USB-COM , который можно использовать для подключения конвертеров и прочих девайсов к компьютерам у которых нет «железного» COM-порта.
Внимание!
Переходник описанный ниже обеспечивает согласование только сигналов RX и TX.
Все прочие модемные сигналы не задействованы.
Большинству устройств, работающих без аппаратного управления потоком, этого более чем достаточно.
С конвертерами Pilot VAF/MAF переходник работает 100%
Поехали!
Для сборки вам потребуются следующие детали:
1. PL2303HX (USB-USART мост от Prolific)-1шт.
2. MAX232CSE (UART-RS232)-1шт.
3. Кварц 12.00 МГц-1шт.
4. Конденсаторы 10 нФ (smd1206)-2шт.
5. Конденсаторы 1 мкФ (smd1206)-6шт.
6. Резисторы 27Ом (smd1206) -2шт.
7. Резисторы 1.5КОм (smd1206)-1шт.
8. Разъем mini-USB -1шт.
9. Разеъем DB-9 папа – 1шт.
10. Фольгированный текстолит для платы 48*22мм – 1шт
Схема переходника
Печатная плата
Файлы схемы и печатки в формате Eagle PCB Editor можно скачать (cкачиваний: 791)
Сборка и настройка
Здесь собственно все элементарно - делаем плату, сверлим 4-ре отверстия и напаиваем все детальки.
В итоге у вас должен получиться вот такой вот переходничок:
Плату, чтобы не окислялась, можно задуть полиуретановым лаком или любым быстросохнущим автомобильным лаком, какой есть под рукой.
Далее этот девайс подключаем к порту USB компьютера.
Windows обнаружит новое устройство и попросит драйвера.
После скармливания винде драйвера, в системе должен появиться новый COM порт Prolific:
Теперь необходимо проверить работоспособность переходника
Для этого на переходнике в разъеме COM-порта, отверткой или проволочкой замыкаем между собой контакты 2 и 3 (на самом разъеме обычно выбиты цифры с номерами контактов – приглядитесь повнимательнее) Как вариант, можно напаять временную перемычку:
Запускаем программу «Гипертерминал» (Пуск->Программы->Стандартные->Связь->Гипертерминал)
На висте и семерке гипертерминала нет! Поэтому придется сходить в гугл/яндекс выкачать гипертерминал или любой его аналог.
Выбираем в настройках соединения наш новый сом-порт:
Теперь запускам соединение, выбираем английскую раскладку и пробуем чего-нибудь печатать.
На экране должны появиться символы нажимаемых клавиш:
Если буквы не появляются, то проверяйте монтаж
Вот собственно и все!
Теперь остается убрать перемычку с контактов 2-3 и можно пользоваться переходником по прямому назначению.
Т.е. в свободный разъем «USB» ноутбука подключается вход такого «преобразователя», с диска из комплекта устанавливается драйвер (программа управления) и в системных настройках появляется виртуальный COM порт с присвоенным порядковым номером.
Как спаять Переходник USB-COM самостоятельно. Вариант - 2
Рисунок 1. Общий вид
Предлагаемый блок в собранном виде позволяет реализовать принцип: купил – подключил. Устройство позволит пользователям персональных компьютеров подключить к USB-порту устройства, работающие от COM-порта (RS232C).
Ориентировочная розничная цена: 18$
Переходник будет полезен в практических приложениях: для подключения к персональному компьютеру различных устройств, а так же модемов и программаторов.
Технические характеристики
Напряжение питания от USB порта: 5 В.
Ток потребления: 20 мА.
Скорость соединения RS232C: 110-230000 бит/с
Интерфейс: USB1.1, USB2.0.
Поддерживаемые операционные системы: Win98, Win2000, WinXP, Vista, Linux и др.
Габаритные размеры устройства: 60x30 мм.
Комплект поставки
Блок переходника в сборе: 1.
Инструкция: 1.
Конструкция
Конструктивно переходник выполнен на двусторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, защищенной прозрачной термоусадочной трубкой.
Переходник обеспечивает все модемные сигналы: DSR, DTR, RTS, CTS, RI, DCD, а также основные сигналы RXD и TXD.
Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная
Рисунок 3. Вид печатной платы со стороны деталей
Описание работы блока
Принципиальная электрическая схема приведена на рис 2.
Центральная часть устройства – микроконтроллер CP2102 производства SILICON LABORATORIES. В качестве микросхемы драйвера уровней применен преобразователь MAX3243 производства фирмы Texas Instruments. Переходник обеспечивает все модемные сигналы: DSR, DTR, RTS, CTS, RI, DCD, а также основные сигналы RXD и TXD.
Установка устройства в ОС
Для установки драйверов для компьютера следует сначала скачать соответствующий вашей операционной системе драйвер.
Далее инсталлируйте драйвер на свой персональный компьютер. Подключите переходник. Операционная система обнаружит его и «попросит» драйвер, следует указать ей месторасположение этого драйвера (то место, куда он был распакован).
После успешной установки на переходнике должен засветиться светодиод, сигнализирующий готовность устройства к работе!
Драйвер Вы можете скачать (cкачиваний: 537)
ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ BM8050 БЕЗ ВНЕШНЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
Для проверки передачи и приема всех необходимых модемных сигналов согласно подключения СОМ-устройства.
Установите перемычки на контакты 2-3, 4-6, 7-8 СОМ-разъема ВМ8050.
Соедините устройство c USB-портом ПК.
Посмотрите, какой порт ОС выделила для устройства, для чего войдите в Пуск --- Настройка --- Панель Управления --- Система --- Оборудование --- Диспетчер Устройств --- Порты (СОМ и LPT) --- Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM1).
Запустите стандартное приложение HiperTerminal для Windows из Пуск --- Программы --- Стандартные --- Связь --- HiperTerminal.
Остановите запущенное подключение, если оно активно, для чего нажмите вверху Вызов --- Остановить.
Посмотрите, какой порт используется программой для связи с устройством, для чего войдите слева вверху Файл --- Свойства и напротив "Подключаться через" выберите такой же порт, как и в Диспетчере Устройств (в нашем случае COM1).
В этом же окне убедитесь, что выбрано управление потоком "Аппаратное" в программе, для чего нажмите кнопку в центре "Настроить" и в нижнем окне "Управление потоком" выберите "Аппаратное".
Выйдите из настройки программы, для чего нажмите ОК, еще раз ОК.
Напечатайте текст "Текст" в программе HiperTerminal, при этом на экране печатается текст "Текст", что подтверждает исправность устройства.
Снимите перемычки с контактов 2-3, 4-6, 7-8 СОМ-разъема ВМ8050.
Напечатайте текст "Текст" в программе HiperTerminal, при этом на экране печать отсутствует, что подтверждает исправность устройства.
Настройка драйвера и выбор порта для переходника USB-COM
Тут нас поджидают первые проблемы: во-первых, ОС могла присвоить виртуальному порту слишком большой номер, например,«25». А программа для «прошивки» ресивера позволяет работать с номерами портов от одного до четырех. Во-вторых, не все преобразователи «USB -COM» могут работать с программой для «прошивки» и самим ресивером. Причина в том, что производители оборудования по-разному изготовили свои изделия и программы к ним. Проверять все преобразователи необходимо индивидуально под вашу программу и ваш ресивер. Часто бывает, что с одним оборудованием преобразователь работает, а с другим- нет.
Если первая проблема устраняется изменением номера порта в настройках ОС, то проблему совместимости оборудования, программы и преобразователя устранить нельзя.
Для изменения присвоенного ОС номера необходимо изменить его вручную. Для этого необходимо войти в «Диспетчер устройств»: «Пуск» - «Настройка» -«Панель управления» - «Система».
«Панель управления»
В появившемся окне выбрать вкладку «Оборудование» и щелкнуть по кнопке «Диспетчер устройств». Откроется окно «Диспетчер устройств». В появившемся окне в древовидном списке выбрать строчку «Порты (COM и LPT). В раскрывшемся списке вы увидите все порты, имеющиеся в вашем компьютере. Выберите ваш виртуальный порт: «преобразователь «USB - COM». У меня преобразователь модели «Prolific».
Список имеющихся портов
Щелкните по этой строчке ПРАВОЙ кнопкой мыши, в открывшемся окне выберите стройку «Свойства».
Настройка выбранного порта
В появившемся окне выберите вкладку «Параметры порта». В строчке «Скорость» выберите «115200», затем щелкните по кнопке «Дополнительно».
Настройка параметров порта
В нижней части открывшегося окна найдите вкладку «Номер COM порта».
Изменение номера COM порта
Щелкните по вкладке и выберите необходимый номер COM порта.
Обратите внимание, что некоторые номера порта могут быть заняты уже имеющимся оборудованием, например, встроенным модемом. Использовать одновременно один порт нельзя!
После завершения настройки нажмите «ОК» для сохранения внесенных изменений и полностью выйдите из режима настроек, закрыв все ранее открытые окна. После этого перезагрузите компьютер для внесения необходимых изменений. Если же вы изменяли номер «COM» порта «USB - COM» преобразователя, то достаточно просто вынуть его из разъема компьютера и заново подключить.
