1. Apa itu TTL dan apa hubungannya USB dengan itu?

Entah bagaimana, sebuah produk yang sangat murah menarik perhatian saya pada Ali Konverter USB-UART. Pada awalnya saya tidak begitu yakin apa sebenarnya benda ini. Nama produk dalam bahasa Inggris terlihat seperti ini: “Modul UART konverter USB ke TTL CH340G CH340 3.3V 5V switch.” Penyebutan UART dan chip CH340G sepertinya menghilangkan keraguan, namun saya tidak menyukai kalimat “USB to TTL”, yang juga terlihat pada foto modul, di sisi bawahnya. Faktanya, frasa ini tidak masuk akal, yang berarti membuka ruang luas untuk penafsiran bebas.

Secara teori, diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia frasa " USB ke TTL" seharusnya berarti "mengonversi USB ke TTL". Tidak ada yang perlu menjelaskan apa itu USB sekarang, tetapi tidak banyak yang pernah mendengar tentang TTL. Jadi mari kita lihat sejarah dan melihat apa itu TTL.

Menariknya, baik Google dan Yandex, ketika ditanya “Apa itu TTL,” mengembalikan tautan tentang TTL dari area yang sama sekali berbeda. Lalu apa hubungannya dengan elektronik? Singkatan TTL dalam bahasa Rusia tidak berbeda dengan versi bahasa Inggris dan singkatannya logika transistor-transistor (TTL). Awalnya, konsep ini menyiratkan kekhasan struktur internal beberapa orang chip digital, serangkaian solusi teknis, termasuk sirkuit dan teknologi. Antara lain, standar TTL juga menentukan metodenya pengkodean sinyal logis. Misalnya, nol logis dikodekan dengan tegangan yang dekat dengan kabel listrik umum. Selain itu, kabel biasa dihubungkan ke sumber listrik negatif dan dianggap sebagai potensial nol - "ground". Dan unit logis dikodekan dengan tegangan yang mendekati tegangan suplai +5V. Tegangan suplai +5V sendiri juga menjadi bagian integral dari standar TTL.

Perlu dicatat bahwa sirkuit mikro TTL pada suatu waktu menerima distribusi yang sangat luas. Di Uni Soviet, mungkin yang paling terkenal adalah seri K155. Aplikasi Luas Sirkuit mikro ini dan sirkuit mikro serupa memaksa pengembang perangkat keras, untuk tujuan kompatibilitas, untuk mematuhi metode pengkodean sinyal logis nol dan logis satu yang sama yang disediakan oleh standar TTL.

Tapi tidak ada yang berhenti. Chip TTL dibangun di atasnya transistor bipolar, segera menjadi usang. Mereka jauh lebih rendah daripada sirkuit mikro yang lebih modern baik dalam kinerja maupun konsumsi energi. Mereka mulai digantikan oleh keluarga sirkuit mikro lain yang didasarkan pada struktur MIS (semikonduktor logam-dielektrik), atau, secara sederhana, pada transistor efek medan. Namun standar pengkodean sinyal tidak akan ketinggalan zaman, sehingga banyak sirkuit mikro baru, bahkan yang tidak terkait langsung dengan TTL, tetap kompatibel dengan TTL. Chip TTL sendiri secara bertahap menjadi bagian dari sejarah (walaupun masih digunakan dalam desain amatir hingga hari ini), dan nama umumnya - singkatan TTL - memiliki arti yang sedikit berbeda. Sekarang TTL harus ditafsirkan sebagai "standar level tegangan untuk pengkodean logika nol dan satu, yang digunakan dalam chip TTL."

Dan, dengan mempertimbangkan hal di atas, apa arti kata “USB ke TTL”? Saya pikir sekarang sudah jelas mengapa ungkapan ini tidak masuk akal.

2. Konverter antarmuka pada chip CH340G

Saya akhirnya memesan produk ini. Harganya 44,30 rubel termasuk ongkos kirim, hampir tidak ada apa-apanya. Namun tidak demikian halnya jika murah berarti buruk. Saat terhubung, langsung teridentifikasi di sistem (Windows 8.1). Tidak ada masalah dengan driver. Sebelumnya saya sudah menyambungkan converter lain ke CH340 (yang berupa kabel adaptor USB-COM), jadi drivernya sudah terinstal. Saya harus mengatakan bahwa terakhir kali tidak perlu mencari driver dan menginstalnya secara manual - semuanya berjalan lancar modus otomatis. Sekarang sebelumnya driver yang diinstal segera mengenali perangkat baru tersebut.

Seperti yang Anda duga, ternyata itu adalah konverter USB-UART, seperti yang saya beli sebelumnya. Dari sinyal yang berguna, hanya TXD dan RXD yang dikeluarkan ke konektor modul di sini. Tentu saja ini tidak cocok untukku. Mengetahui bahwa sirkuit mikro CH340G memastikan pembentukan satu set lengkap* Sinyal RS232, Saya membeli modul ini dengan harapan dapat ditingkatkan lebih lanjut. Ngomong-ngomong, begitu harga rendah- ini sebagian besar merupakan konsekuensi dari “inferioritas” dari modul ini. Dengan hanya sinyal TXD dan RXD, kemampuannya sangat terbatas. Tetapi dengan sinyal RS232 yang lengkap, kemampuan modul dan cakupan penerapannya menjadi benar-benar tidak ada habisnya (sama sekali tidak perlu menggunakan input dan output RS232 hanya untuk tujuan yang dimaksudkan). Port seperti itu bahkan dapat dianggap bit rendah pelabuhan paralel dengan pengaturan sinyal sewenang-wenang pada tiga keluaran dan pemungutan suara sewenang-wenang terhadap keadaan empat masukan. Di situs ini Anda mungkin pernah melihatnya pilihan yang berbeda menggunakan modul serupa. Tetapi konverter dengan rangkaian sinyal lengkap biasanya harganya jauh lebih mahal. Mengapa membayar lebih? Bagi mereka yang merasa nyaman dengan besi solder, solusi optimal- beli "produk setengah jadi" dan bawa ke kondisi penuh.

* Yang kami maksud dengan rangkaian sinyal RS232 “penuh” adalah sinyal Pelabuhan COM, meskipun standar RS232 menyediakan banyak sinyal lain yang tidak digunakan di COM.

Saya akan menambahkan bahwa modul ini memiliki tiga LED (semuanya berwarna merah), salah satunya menandakan suplai tegangan suplai dari USB, dan dua lainnya menampilkan status sinyal TXD dan RXD (menyala pada logika nol, yaitu pada tegangan rendah relatif terhadap GND).

3. Mengupgrade modul UART menjadi RS232TTL penuh

Secara umum, seluruh modifikasi hanya terdiri dari penyolderan ke kaki-kaki sirkuit mikro yang sesuai. Untuk melakukan ini, pertama-tama perlu memotong jendela di casing yang dapat menyusut karena panas. Pencocokan Pin chip CH340G Dan Sinyal RS232 lihat tabel Tab.1.

Seperti dapat dilihat dari tabel, semua sinyal kecuali TXD dan RXD ada di satu sisi chip, tetapi TXD dan RXD sudah terhubung ke konektor, sehingga perlu menyolder kabel tambahan hanya di satu sisi.

4. Menguji konverter pada chip CH340G

Untuk memastikan modul berfungsi dengan baik dan benar-benar menyediakan semua sinyal yang melekat pada port COM, saya mengujinya secara menyeluruh. Semua pengujian lulus, seperti yang mereka katakan, tanpa hambatan, dari situ saya menyimpulkan bahwa konverter antarmuka ini dapat direkomendasikan untuk digunakan di perangkat dan desain apa pun yang memerlukan koneksi ke komputer melalui RS232TTL. Termasuk untuk digunakan sebagai pemrogram mikrokontroler, seperti yang dijelaskan pada artikel.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan beberapa skrip untuk program Perpetuum M. Anda juga dapat menguji konverter Anda. Unduh (dikemas dalam satu arsip) dan secara terpisah. Ingatlah untuk memeriksa dan mengubah nomor port dalam skrip jika perlu, jika tidak maka skrip tidak akan berfungsi. Anda dapat mengetahui nomor port dalam kasus Anda melalui petugas operator Perangkat Windows. Di awal setiap skenario (dan skenario tersebut dapat dibuka editor teks, misalnya dengan notepad) Anda akan melihat baris "PortName="COM3";". Alih-alih nomor 3, masukkan nomor yang Anda butuhkan. Misalnya, jika, saat menghubungkan modul, perangkat COM4 muncul di pengelola perangkat, maka di setiap skenario Anda perlu menentukan “COM4” dan bukan “COM3”.

Sekarang saya akan memberi tahu Anda lebih banyak tentang proses pengujian. Pertama saya memasang jumper di antara pin konektor TXD Dan RXD agar data pemancar segera sampai ke penerima. Jadi, saya "mengulang kembali" port tersebut sehingga dapat mengirimkan data ke port itu sendiri. Ini memungkinkan Anda menguji pemancar dan penerima secara bersamaan tanpa menghubungkan ke port lain. Kemudian saya menjalankan skrip "Uji port COM dengan mengunduh file melaluinya" dan memilih file acak berukuran 653 KB. File berhasil disalin. File yang disalin ternyata benar-benar identik dengan aslinya, yang menunjukkan bahwa penerima dan pemancar modul UART berfungsi dengan baik.

Selanjutnya, saya secara berurutan menjalankan skrip "Tes keluaran port TXD COM", "Tes keluaran port DTR COM" dan "Tes keluaran port RTS COM", setelah sebelumnya menghubungkan voltmeter ke keluaran yang sesuai untuk setiap kasus. Dengan memasukkan angka nol dan satu ke dalam kotak dialog program, saya memverifikasi bahwa angka tersebut berhasil ditampilkan pada keluaran port. Ternyata keluaran TXD menampilkan level logis tanpa inversi, yaitu ketika keluaran nol, tegangan rendah, ketika mengeluarkan satu, nilainya tinggi, dan keluaran DTR dan RTS bekerja dengan inversi. Hal ini harus diperhitungkan ketika menggunakan modul ini dalam pengembangan.

Kemudian saya menjalankan skrip “COM Port Input Test”, yang menampilkan secara real time status empat input port sekaligus: CTS, DSR, RI, DCD. Dengan menggunakan resistor 5,6K, saya mulai menghubungkan masing-masing input satu per satu ke kabel biasa (GND) atau ke saluran listrik +5V. Ternyata sebagai berikut. Semua masukan bersifat operasional; ketika disurvei oleh perangkat lunak, semuanya menghasilkan keadaan terbalik. Semua memiliki "pull-up" pada tegangan suplai, yaitu input "menggantung" memiliki satu level logis dan, karenanya, karena inversi, dibaca dalam perangkat lunak sebagai "0". Ketika input dihubungkan melalui resistor 5,6K ke pin konektor GND, setiap input dengan mudah masuk ke keadaan nol logis (dibaca dalam perangkat lunak sebagai "1"), yang berarti resistansi dari "pull-up" bawaan adalah setidaknya urutan besarnya lebih tinggi dari 5,6K. Perhatikan bahwa dalam modul yang didasarkan pada chip PL2303, jauh lebih sulit untuk "memecahkan" "pull-up" yang ada di dalamnya karena resistansinya yang rendah.

Mari kita rangkum: selain kemungkinan transmisi data serial melalui UART, kami memiliki tiga output yang dikontrol secara independen ( TXD, DTR, RTS), yang satu langsung (TXD) dan dua terbalik, serta empat input terbalik yang disurvei secara terprogram dengan “pull-up” ke tegangan suplai ( CTS, DSR, RI, DCD). Jika Anda berencana menggunakan UART, maka hanya akan ada dua keluaran independen, karena keluaran TXD adalah sinyal dari pemancar UART. Ini tidak mempengaruhi pintu masuk - masih ada empat pintu masuk.

Perlu disebutkan satu kemungkinan lagi, yang seharusnya memungkinkan Anda untuk mengubah level unit logis pada output dengan menggerakkan jumper, tergantung pada tegangan apa yang ditenagai oleh sirkuit mikro yang terhubung ke modul ini: 5V atau 3.3V. Artinya, persoalan tingkat koordinasi sedang diselesaikan. Saya menulis tentang "trik" ini dengan sedikit meremehkan, karena diterapkan dengan cara yang aneh dan tidak membangkitkan rasa percaya diri. Namun, tidak ada kebutuhan khusus untuk itu, karena menyepakati tingkatan antara 5V dan 3.3V mudah dengan cara lain. Dan inilah masalahnya. Modul ini memiliki tiga pin: 5V, VCC dan 3.3V. Dengan jumper (bahkan disertakan dalam kit) Anda dapat menutup 5V dan VCC, atau VCC dan 3.3V. Atau Anda tidak dapat menginstalnya sama sekali, karena jika tidak ada jumper, semuanya berfungsi sama seperti jika dipasang antara VCC dan 3.3V. Tegangan pada pin 5V sesuai dengan tegangan kabel +5V port USB. Pin VCC mempunyai tegangan sekitar 3.8V bila tidak ada jumper, dan pin 3.3V mempunyai tegangan sekitar 3.2V. Jika jumper dipasang antara 5V dan VCC, maka, pada prinsipnya, tidak ada pertanyaan yang muncul - level TTL berfungsi, yaitu, unit logis mencapai lima volt. Namun jika memasang jumper antara VCC dan 3.3V maka timbul pertanyaan, karena tegangan pada pin 3.3V naik menjadi 3.8V (seperti pada VCC sebelum dipasang jumper), dan pada output port unit logikanya mencapai 3.6 ...3.8V, yang terlalu berlebihan untuk 3.3V. Tanpa memasang jumper pada outputnya, level unity juga mencapai 3.6...3.8V. Mungkin tidak ada yang terbakar, tetapi fokus pada nilai maksimum yang diizinkan bukanlah faktor terbaik untuk keandalan.

5. Kelebihan dan kekurangan konverter CH340G

Dari kekurangannya, saya hanya mencatat dua hal kecil yang bisa diabaikan dengan pendekatan yang kompeten. Salah satunya adalah koordinasi yang tidak sepenuhnya berhasil dengan standar 3.3V. Tetapi jika Anda tidak menggunakan daya 3.3V, atau Anda menggunakannya, tetapi tugas mencocokkan level tidak menjadi masalah bagi Anda, maka semuanya beres. Kerugian kedua adalah semua LED modul ini memiliki warna yang sama - merah, yang memaksa Anda mengingat lokasinya jika ingin bernavigasi dengannya. Namun dalam praktik nyata, kebutuhan akan LED tidak begitu besar, dan jika Anda masih membutuhkannya, Anda bisa menggantinya dengan milik Anda sendiri.

Keuntungannya pasti lebih banyak lagi. Pertama-tama, saya senang tidak ada masalah dengan driver. Seperti yang saya katakan di atas, untuk sirkuit mikro Driver CH340 untuk Windows diinstal secara otomatis, termasuk versi terbaru sistem operasi. Tetapi dengan konverter pada chip PL2303, segalanya menjadi jauh lebih rumit. Untuk sirkuit mikro lama tidak ada driver untuk yang baru Versi Windows. Dan di masa lalu, lautan sirkuit mikro tua telah dirilis. Jika saya tidak salah, inilah alasan mengapa pengembang tidak mendukung sirkuit mikro lama. Tampaknya ada masalah dengan hak cipta - ada banyak sirkuit mikro palsu di pasaran. Dan kemudian para pengembang, tanpa mengubah apa pun secara mendasar pada chip baru tersebut, hanya mengubah cara chip tersebut merespons permintaan pengemudi. Secara kasar, ketika ditanya “Siapa kamu?”, sirkuit mikro baru mulai menjawab: “Saya Vasya-plus.” Dan jika pengemudi menerima jawaban “Saya Vasya”, maka dia berkata ke sirkuit mikro ini: “Lewati hutan, Vasya tanpa nilai tambah.” Artinya, murni secara teknis pengemudi baru Ini bisa bekerja dengan baik dengan sirkuit mikro lama. Sejauh yang saya tahu, bahkan ada cara untuk mengatasi momok ini - entah driver baru dipaksa bekerja dengan sirkuit mikro lama, atau pengemudi tua"kacau" ke OS baru.

Kemudahan lain dari modul ini adalah jarak pin pada chip CH340G jauh lebih besar, sehingga penyolderan menjadi lebih mudah. Sirkuit mikro ini hanya memiliki 16 pin, di antaranya pada dasarnya hanya pin yang paling diperlukan, tidak seperti PL2303, yang tampaknya memiliki pin untuk semua kesempatan.

Menurut pendapat saya, “pull-up” resistansi tinggi pada input juga dapat dianggap sebagai nilai tambah, yang mengurangi arus nol logis, dan oleh karena itu memberikan lebih sedikit tuntutan pada sumber sinyal. Jika persyaratan perlindungan terhadap interferensi sangat tinggi, maka Anda dapat dengan mudah mengatur "pull-up" tambahan dengan resistor eksternal. Saat menggunakan modul ini dalam suatu peran (lihat gambar di sebelah kanan), Anda dapat memasang semua resistor dengan resistansi yang sama (1K...4.3K). Artinya, tidak perlu mengurangi resistansi pada input CTS secara signifikan.

Saya juga akan menambahkan bahwa di masa lalu saya menghabiskannya pengujian komparatif dua konverter pada chip PL2303 Dan CH340. CH340 pasti menang - dalam mode ekstrem, jauh lebih sulit untuk mengalami malfungsi dengannya. Meskipun ini adalah konverter dengan desain berbeda (kabel adaptor), menurut saya Anda dapat mengharapkan model konverter lain dalam keluarga CH340 yang tidak kalah andalnya.

Jika Anda memiliki pertanyaan atau komentar tentang artikel ini, tulis ke atau kirim email ke mail.ru (kotak surat jkit).

Dari korespondensi dengan pengunjung situs

05/12/2017 Tamu:
Halo, Eugene.
.htm
Saya memiliki konverter yang sama (satu ke satu).
Faktanya adalah saya perlu melakukan reflash peralatan FlySky i6 untuk 10 saluran. Awalnya jumper berada pada posisi “VCC-3V3”. Apakah saya memahami dengan benar bahwa hal itu harus dibiarkan apa adanya? Maaf, tapi saya tidak mengetahuinya, itu sebabnya saya menanyakan pertanyaan ini. Saya tidak ingin membakar apa pun.

14.05.2017
Halo Vladimir!
Jawaban atas pertanyaan Anda tergantung pada karakteristik teknis peralatan yang Anda sambungkan dengan modul pada CH340G. Saya belum pernah menemukan peralatan ini, jadi saya tidak bisa mengatakan apa pun dengan pasti. Tautan yang Anda berikan memberikan kesalahan 404. Namun meskipun tautannya berfungsi, sepertinya saya tidak punya waktu untuk memahami peralatan itu secara mendetail. Coba VCC-3V3 dulu. Menurutku, keadaannya tidak akan menjadi lebih buruk. Untuk berjaga-jaga, letakkan resistor 1 kOhm di setiap kabel sinyal (ini karena sebenarnya bukan 3,3 V, tetapi lebih).

14/05/2017 Tamu:
Halo, Eugene.
Terima kasih atas sarannya! Memang benar, lebih baik memulai dari yang kecil.
Dan 1 kOhm didasarkan pada berapa arusnya? (Saya hanya tidak tahu arus apa yang mengalir melalui kabel sinyal, dan saya tidak dapat menemukannya di mana pun)

17.05.2017
Halo Vladimir!
Pertanyaannya dirumuskan secara tidak benar. Mengapa Anda perlu mengetahui arus? Saya mengambil 1 kOhm "dengan mata", berdasarkan fakta bahwa jika di suatu tempat, setidaknya entah bagaimana, 5 V secara tidak sengaja diterapkan ke resistor (dan, secara teori, tidak boleh ada lebih banyak di dekatnya), maka arusnya akan menjadi 5 mA , yang seharusnya tidak menimbulkan konsekuensi negatif.

17/05/2017 Tamu:
Halo, Eugene.
Saya berbicara tentang arus, karena... jika mendekati nol, maka tidak akan ada penurunan tegangan pada resistor dan outputnya akan sama 3,6 V, bukan 3,3 V. Tapi saya mengerti maksud reasuransi Anda, terima kasih atas catatannya.

19.05.2017
Halo Vladimir!
Ada elemen yang seluruhnya nonlinier. Dan intinya bukanlah bahwa tambahan 0,3 V dapat menembus sesuatu yang bertegangan, tetapi peningkatan tegangan yang kecil saja dapat secara tiba-tiba menyebabkan peningkatan arus yang cepat dan nonlinier. Misalnya, dioda pelindung pada input, dll. mungkin terbuka. Resistor menambah linearitas pada rangkaian dan mencegah perkembangan tersebut. Dan arus normal biasanya kecil (meski tidak selalu), jadi resistor tidak boleh mengganggu. Pengecualiannya adalah pull-up resistansi rendah pada input. Maka resistor tidak akan membiarkan Anda "mengatasinya" dan tidak ada yang berhasil. Hal ini dapat dideteksi dengan osiloskop, atau bahkan voltmeter (dalam mode statis).

19/05/2017 Tamu:
Halo, Eugene.
Terima kasih banyak atas penjelasan detailnya. Sekarang setidaknya saya memahami mekanisme perlindungan tersebut. Kalau tidak, saya pikir orang Cina bisa saja dengan sengaja menaikkan tegangan dengan mempertimbangkan penurunan tegangan saat beban dihidupkan. Sekarang sudah jelas bahwa ini hanyalah bug.

20.05.2017
Halo Vladimir!
Untuk mencegah tegangan “kendur” saat menyambungkan beban, tingkatkan kapasitas beban keluaran. Tegangan “ekstra” tidak ditambahkan untuk tujuan ini. Tentu saja, 3,6 V bukannya 3,3 V tidak terlalu banyak, dan kecil kemungkinannya ada yang rusak karenanya. Tetapi menyuplai 3,8 V ke input sirkuit mikro yang ditenagai oleh sumber 3,3 V berbahaya, karena tambahan 0,5 V sudah cukup mampu membuka dioda pelindung pada input, dan jika kapasitas beban outputnya tinggi, maka dapat merusak input yang terhubung dengannya. Resistor "pengaman" mencegah hal ini.