新的FT2232C型USB UART/FIFO电路的特征及应用

    摘要：FT2232C是一款USB到UART/FIFO转换电路。文中介绍FT2232C的特性、工作原理及应用领域，给出该电路在各种不同场合的典型应用电路。

    关键词：通用串行总线；通用异步收发模式/先进先出；FT2232C

引言

在进行室外信息采集时，需要定位和通信，还需要由传感器进行各种信息的采集，因而需要多个串口。串口扩展已成为系统开发中经常遇到的问题。一般的解决方案是有用串口扩展电路来增加串口。但这种方法采用的电路较多，电路较复杂，且串口连接的设备在使用时插拔很不方便。本文介绍一种新的FT2232C型电路的功能特片并用其进行串口扩展。

1 FT2232C介绍

1.1 电路概览

FT2232C是一款USB到UART/FIFO的转换电路，是FTDI公司继第二代FT232BM、FT245BM之后的第三代产品，集成了两片BM芯片的功能。电路要用48-LD LQFP封装。

FT2232C具有两个多用途的UART/FIFO控制器，可分别配置成不同的工作模式。一个USB下游端口转换成两个I/O通道，每个I/O通道相当一个FT232BM或FT245BM，可以单独配置成UART接口或者FIFO接口。通过对外挂EEPROM的配置，FT2232C还提供一系列新的操作模式，如多协议同步串行机接口，这是专为同步串行协议如JTAG和SPI总线设计的。还有同步位宽模式、CPU风格的FIFO模式、多协议同步串行机接口模式、MCU主机总线竞争模式及快速光隔离串行机接口模式等。此外，该电路的驱动能力有很大提高，能够输出较之通常电路3倍的功率，这使得多个电路可能共享总线。

使用FTDI公司提供的虚拟串口（VCP）驱动，对外围接口的使用就像使用PC的标准串口一样。许多现有软件经过简单重新配置即哥与虚拟串口相接，应用程序与电路间的通信与PC的COM口通信相同。

    1.2 电路的特征

●只需添加简单配置电路，便可实现由单电路到双通道串/并口的转换；

●芯片上集成了全部USB处理协议，使用时不需要另外编写USB固件程序；

●2个I/O通道（A/B）相互独立，可配置成2个5V、2个3.3V或一个5V、一个3.3V的逻辑I/O接口；

●UART接口支持7或8位数据位，1/2位停止位，奇校验/偶校验/标志位/空位/无奇偶校验；

●发送数据的速率为300~1Mb/s(RS-232)或3Mbs(TTL、RS-232/RS-485)；

●接口模式和USB描述字符可在外部EEPROM中进行配置，还可以在板子上通过USB对EEPROM进行配置；

●4.35V~5.25V的单电压工作范围。

    1.3 简化功能框图

FT2232C的简化功能框图如图1所示，各单元的功能如下：

USB收发器单元：提供USB1.1、USB2.0到USB电缆的全速物理接口。一个微分收发器和两个单独的终结收发器提供USB数据输入、SEO及USB复位条件检测。

USB DPLL单元：跟踪输入的NRZI USB数据，并单独恢复时钟及数据信号SIE模块。

SIE模块：执行USB数据从串行到并行及并行到串行的转换。

USB PE模块：管理从USB控制端接收的数据，负责处理USB主控器发出的低层USB协议请求和UART/FIFO控制器发出的控制命令。

    RX Buffer和TX Buffer分别为384字节的接收缓冲和128字节的发送缓冲。

1.4 应用领域

由于集成了两片第二代BM的功能，因而FT2232C的应用场合十分广泛。主要包括USB转换为双串口RS-232、USB转换为双串口RS-422/RS-485、USB JTAG编程、USB转换为SPI总线接口、现场可升级的USB产品和带USB接口的交流隔离产品。

2 FT2232C的应用举例

在实际应用中，由于传统串口扩展方法相对比较繁锁，因此可使用该电路来扩展串口，实现时只需进行简单的外围电路配置即可得到一个由USB转换而来的两个COPMPORT。具体的配置电路如图2所示。

设计是需要注意以下几点：

首先：FT2232C的USBDP、USBDM两个输入端的电阻器阻值必须相等，典型值为27Ω，而且必须是1%精度的电阻器，否则容易造成输入阻抗不匹配而使电路无法正常工作。其次：该电路晶振两端的2个电容器的容值也必须相等，典型值为27pF。

    由于设计要求是要得到2个串口，因此外挂的EEPROM可以不接，而直接将FT2232C的EEDATA端经由10kΩ的电阻器接到VCC上。这样在上电复位时FT2232C不能从外挂的EEPROM中读取信息，工作在电路的缺省默认模式下，即由USB到双串口的转换。

将得到的2个串口通过电路的VCCIOA、VCCIOB进行配置，即将VCCIOA接3.3V，VCCIOB接5V，这样得到的串口A的工作电压为3.3V，串口B的工作电压为5V，可以分别接3.3V和5V的器件。

由于RS232电平一般为-9V~+9V，而FT2232C转换得到的2个串口通信前需要经过V或3.3V，因此在与RS232串口通信前需要经过电平转换。以SP213EHCA电平转换电路为例，具体电路如图3所示。

除了常用的USB到RS-232串口的转换，FT2232C还可以转换成其他接口，如RS422、RS485及CPU风格的FIFO等。其具体的电路分别如图4、图5、图6所示。为方便起见，各图中仍仅以一个通道为例进行说明。

3 结束语

随着USB总线技术的发展，接口扩展及接口转换是随时都可以遇到的问题。正基于此，FT2232C的应用前景日渐看好。应用FT2232C可以方便地扩展多个RS-232接口、RS-422接口、RS-485接口，还可以将USB接口转换为SPI总线接口。USB扩展或转换其他接口的方案不仅经济实用，无需占用主机的扩展槽资源，而且简单方便，其功能特点逐步显示出来。目前USB接口的设备已经在众多领域发挥着主要作用。相信FT2232C的应用将越来越广泛。