基于CH341A的USB串口通讯设计

　　随着计算机技术的发展，具有热插拔功能的USB接口逐渐取代了RS232C接口，使得采用RS232C通讯的旧式设备应用受到限制。此外，由于RS232C通讯接口编程简单，控制灵活，大多数MCU仍然把它作为一个标准模块固化在其外围电路当中。目前，市面上虽然有一些成型的USB/ RS232C转换产品，但功能比较简单，只支持3线通信方式，并且与PC端的串口应用程序不完全兼容，使用过程中经常出现握手失败的情况。本文根据实际情况中PC的USB接口使用情况，设计了两款产品，在芯片厂家提供的驱动程序下，仅需少量编程即可满足USB与RS232C接口的转换问题，以及实现MCU与PC之间的USB串口通信。

　　1 CH341A简介

　　CH341A是南京沁恒公司生产的USB总线转接芯片，其引脚排列如图1所示。当CH341A工作在异步串口模式时，CH341A提供串口发送使能、串口接收就绪等交互式的速率控制信号以及常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。

　　异步串口方式下CH341A芯片的引脚包括：数据传输引脚、硬件速率控制引脚、工作状态引脚、MODEM联络信号引脚、辅助引脚。

　　数据传输引脚包括：TXD引脚和RXD引脚。串口空闲时TXD和RXD为高电平。硬件速率控制引脚包括：TEN#引脚和RDY#引脚。TEN#是串口发送使能，当其为高电平时，CH341将暂停从串口发送数据，直到TEN#为低电平才继续发送。RDY#引脚是串口接收就绪，当其为高电平时，说明CH341还未准备好接收，暂时不能接收数据，其原因可能是芯片正在复位、USB尚未配置或者已经取消配置、或者串口接收缓冲区已满等。

　　工作状态引脚包括：TNOW引脚和ROV#引脚。TNOW以高电平指示CH341正在从串口发送数据，发送完成后为低电平，在半双工串口方式下，TNOW可以用于指示串口收发切换状态。ROV#以低电平指示CH341A内置的串口接收缓冲区即将或者已经溢出，后面的数据将有可能被丢弃，正常情况下接收缓冲区不会溢出，所以ROV#应该为高电平。MODEM联络信号引脚包括：CTS#引脚、DSR#引脚、RI#引脚、DCD#引脚、DTR#引脚、RTS#引脚。所有这些MODEM联络信号都是由计算机应用程序控制并定义其用途，而非直接由CH341控制，如果需要较快的速率控制信号，可以用硬件速率信号代替。

　　CH341A芯片的ACT#引脚用于USB设备配置完成状态输出。当USB设备尚未配置或者取消配置后，该引脚输出高电平，当USB设备配置完成后，该引脚输出低电平。CH341A芯片内置USB上拉电阻，UD+和UD-引脚可直接连接到USB总线上。CH341A芯片内置电源上电复位电路，RSTI引脚用于从外部输入异步复位信号;当RSTI引脚为高电平时，CH341A芯片被复位;当RSTI引脚恢复为低电平后，经过20 ms左右的复位延时后，进入工常工作状态。