FTDI UMFT200XD USB 轉(zhuǎn) I2C 模塊：設(shè)計(jì)與應(yīng)用詳解

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，USB 轉(zhuǎn) I2C 模塊是實(shí)現(xiàn)設(shè)備通信的重要組件。FTDI 的 UMFT200XD 模塊便是其中一款性能出色的產(chǎn)品，下面將為大家詳細(xì)介紹該模塊的特點(diǎn)、信號(hào)配置、驅(qū)動(dòng)支持等方面的內(nèi)容。

文件下載：UMFT200XD-01.pdf

一、模塊概述

UMFT200XD 是一款 USB 轉(zhuǎn) I2C 分線(xiàn)模塊，它利用 FTDI 的 FT200XD IC 實(shí)現(xiàn) USB 到 I2C 的轉(zhuǎn)換。該模塊將 USB2.0 全速信號(hào)轉(zhuǎn)換為 I2C 信號(hào)，且不配備 USB 連接器，而是直接插入 USB 主機(jī)連接器，通過(guò) PCB 焊盤(pán)與 USB 連接器的電氣觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣連接。I2C 接口工作在 +3.3V 電壓水平，不過(guò)所有 I/O 都具有 5V 耐壓能力。

二、訂購(gòu)信息

UMFT200XD 有三種不同的型號(hào)，分別為 UMFT200XD - 01、UMFT200XD - NC 和 UMFT200XD - WE，它們的主要功能都是實(shí)現(xiàn) USB 到 I2C 的轉(zhuǎn)換，都帶有四條控制總線(xiàn)，3.3V 電源輸出限制為 50mA，5V 帶有安全保險(xiǎn)絲。不同之處在于信號(hào)引出方式：

• UMFT200XD - 01：I2C 信號(hào)通過(guò) 8 針母連接器引出。
• UMFT200XD - NC：I2C 信號(hào)通過(guò) PCB 上的 8 個(gè)焊盤(pán)引出。
• UMFT200XD - WE：I2C 信號(hào)通過(guò)連接到 PCB 焊盤(pán)的 8 根 6 英寸飛線(xiàn)引出。

大家在選擇時(shí)，可根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求來(lái)決定使用哪種型號(hào)。

三、驅(qū)動(dòng)支持

UMFT200XD 提供免版稅的 VIRTUAL COM PORT（VCP）驅(qū)動(dòng)和 D2XX 直接驅(qū)動(dòng)（USB 驅(qū)動(dòng) + DLL 軟件接口），支持多種操作系統(tǒng)，包括 Windows（從 XP 到 10）、Mac OS - X、Linux 3.2 及更高版本以及 Android 系統(tǒng)。這些驅(qū)動(dòng)都可以從 www.ftdichip.com 免費(fèi)下載。此外，還有各種第三方驅(qū)動(dòng)適用于其他操作系統(tǒng)，具體信息可訪問(wèn)該網(wǎng)站查詢(xún)。

四、信號(hào)與配置

1. CN1 信號(hào)描述

2. CN2 信號(hào)描述

3. CBUS 信號(hào)選項(xiàng)

CBUS0 引腳具有多種可配置功能，例如：

• Tristate：焊盤(pán)呈高阻態(tài)。
• DRIVE_1：輸出恒定的 1。
• DRIVE_0：輸出恒定的 0。
• PWREN#：設(shè)備通過(guò) USB 配置后輸出低電平，在 USB 掛起模式下輸出高電平，可用于控制外部邏輯 P 溝道邏輯電平 MOSFET 開(kāi)關(guān)的電源，需搭配 10kΩ 上拉電阻使用。
• SLEEP#：在 USB 掛起模式下變?yōu)榈碗娖?，通常用于?USB 轉(zhuǎn) RS232 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中關(guān)閉外部 TTL 到 RS232 電平轉(zhuǎn)換器 IC 的電源。
• CLK24MHz、CLK12MHz、CLK6MHz：分別輸出 24MHz、12MHz 和 6MHz 時(shí)鐘信號(hào)，在 USB 掛起模式下，時(shí)鐘輸出也會(huì)暫停。
• GPIO：CBUS 位操作模式選項(xiàng)，具體使用方法可參考 FTDI 網(wǎng)站上的應(yīng)用筆記 AN232R - 01。
• BCD_Charger：電池充電檢測(cè)，當(dāng)設(shè)備連接到專(zhuān)用電池充電器主機(jī)時(shí)輸出高電平。
• BCD_Charger#：BCD_Charger 的反相輸出。
• BitBang_WR#：同步和異步位操作模式 WR# 選通輸出。
• BitBang_RD#：同步和異步位操作模式 RD# 選通輸出。
• I2C_TXE#：FT200XD 發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)，發(fā)送緩沖區(qū)為空時(shí)用于向 I2C 主設(shè)備指示。
• I2C_RXF#：FT200XD 接收緩沖區(qū)的狀態(tài)，接收緩沖區(qū)滿(mǎn)時(shí)用于向 I2C 主設(shè)備指示。
• VBUS_Sense：輸入，用于檢測(cè) VBUS 是否存在。
• Time_Stamp：每當(dāng)接收到 USB SOF 時(shí)，信號(hào)狀態(tài)會(huì)切換。
• Keep_Awake#：低電平有效輸入，防止芯片進(jìn)入掛起狀態(tài)。

4. 配置 MTP ROM

模塊上的 FT200XD IC 包含一個(gè)嵌入式 MTP ROM，可用于指定 CBUS0 引腳的功能、每個(gè)信號(hào)引腳的電流驅(qū)動(dòng)、USB 總線(xiàn)的電流限制以及設(shè)備的描述符。這些功能可以使用 FTDI 的編程工具 FT_Prog 進(jìn)行編程。編程時(shí)需注意，MTP ROM 的最大總線(xiàn)電源設(shè)置應(yīng)指定設(shè)備枚舉時(shí)從 USB 主機(jī)/集線(xiàn)器汲取的最大電流。對(duì)于高功率 USB 設(shè)備，枚舉時(shí)的電流限制在 100mA 到 500mA 之間；對(duì)于低功率 USB 設(shè)備，電流限制為 100mA。

五、模塊尺寸與連接

1. 模塊尺寸

UMFT200XD - 01 模塊的尺寸如圖 4.1 所示，各項(xiàng)尺寸測(cè)量值以毫米為單位，公差為 +/-0.1mm。大家在進(jìn)行 PCB 布局設(shè)計(jì)時(shí)，需要參考這些尺寸信息，以確保模塊能夠正確安裝。

2. 模塊線(xiàn)連接

• UMFT200XD - WE 線(xiàn)連接：該型號(hào)的線(xiàn)連接如圖 5.1 所示，不同顏色的線(xiàn)對(duì)應(yīng)不同的引腳，線(xiàn)長(zhǎng)為 6 英寸，圖中數(shù)字指的是 PCB 上的焊盤(pán)編號(hào)。需要注意的是，圖中展示的是作為電纜的形式，實(shí)際產(chǎn)品是單獨(dú)的電線(xiàn)，并非電纜。
• UMFT200XD - WE 外觀：圖 5.2 展示了 UMFT200XD - WE 的外觀。

六、模塊電路原理圖

UMFT200XD 的電路原理圖如圖 6.1 所示，通過(guò)該原理圖，我們可以清晰地了解模塊內(nèi)部的電路連接和信號(hào)走向，對(duì)于進(jìn)行電路分析和故障排查具有重要意義。

七、環(huán)境合規(guī)性

UMFT200XD 模塊僅使用無(wú)鉛組件，完全符合歐盟指令 2002/95/EC，這體現(xiàn)了產(chǎn)品在環(huán)保方面的要求，也符合現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)綠色環(huán)保的趨勢(shì)。

八、內(nèi)部 MTP ROM 配置

內(nèi)部 MTP ROM 可以使用實(shí)用程序 FT_PROG 通過(guò) USB 進(jìn)行編程，F(xiàn)T_PROG 可從 www.ftdichip.com 下載。沒(méi)有自己的 USB 廠商 ID 但希望在設(shè)計(jì)中使用唯一產(chǎn)品 ID 的用戶(hù)，可以向 FTDI 申請(qǐng)免費(fèi)的唯一 PID 塊，可聯(lián)系 FTDI 支持（support1@ftdichip.com）獲取此服務(wù)。

九、聯(lián)系信息

FTDI 在全球多個(gè)地區(qū)設(shè)有辦公室，包括英國(guó)格拉斯哥的總部、美國(guó)俄勒岡州蒂加德的分公司、中國(guó)上海和臺(tái)灣臺(tái)北的分公司。大家可以根據(jù)自己的需求，通過(guò)電話(huà)、傳真或電子郵件與相應(yīng)的辦公室聯(lián)系。具體的聯(lián)系方式如下：

• 英國(guó)總部：Unit 1, 2 Seaward Place, Centurion Business Park, Glasgow G41 1HH United Kingdom，Tel: +44 (0) 141 429 2777，F(xiàn)ax: +44 (0) 141 429 2758，E - mail（Sales）: sales1@ftdichip.com，E - mail（Support）: support1@ftdichip.com，E - mail（General Enquiries）: admin1@ftdichip.com
• 美國(guó)分公司：7130 SW Fir Loop, Tigard, OR 97223 - 8160，Tel: +1 (503) 547 0988，F(xiàn)ax: +1 (503) 547 0987，E - mail（Sales）: us.sales@ftdichip.com，E - mail（Support）: us.support@ftdichip.com，E - mail（General Enquiries）: us.admin@ftdichip.com
• 中國(guó)上海分公司：Room 1103, No. 666 West Huaihai Road, Shanghai, 200052，Tel: +86 21 62351596，F(xiàn)ax: +86 21 62351595，E - mail（Sales）: cn.sales@ftdichip.com，E - mail（Support）: cn.support@ftdichip.com，E - mail（General Enquiries）: cn.admin@ftdichip.com
• 中國(guó)臺(tái)灣分公司：2F, No. 516, Sec. 1, NeiHu Road Taipei 114，Tel: +886 (0) 2 8797 1330，F(xiàn)ax: +886 (0) 2 8751 9737，E - mail（Sales）: tw.sales1@ftdichip.com，E - mail（Support）: tw.support1@ftdichip.com，E - mail（General Enquiries）: tw.admin1@ftdichip.com

同時(shí)，大家可以訪問(wèn) FTDI 的網(wǎng)站 http://ftdichip.com 了解更多產(chǎn)品信息，也可以在其銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)頁(yè)面查詢(xún)當(dāng)?shù)亟?jīng)銷(xiāo)商和銷(xiāo)售代表的聯(lián)系方式。

在使用 FTDI 的 UMFT200XD 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，希望大家能夠充分利用其特點(diǎn)和功能，同時(shí)注意相關(guān)的注意事項(xiàng)。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言交流。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過(guò)一些特殊的問(wèn)題或者有獨(dú)特的使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？不妨分享出?lái)，共同探討。