探索UMFT201XA USB to I2C開發(fā)模塊：特性、配置與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高效可靠的USB到I2C接口模塊至關(guān)重要。UMFT201XA作為一款USB to I2C開發(fā)模塊，為工程師們提供了便捷的解決方案。下面將詳細(xì)介紹該模塊的特性、驅(qū)動支持、信號配置以及各種使用場景。

文件下載：UMFT201XA-01.pdf

一、UMFT201XA模塊簡介

UMFT201XA是基于FTDI的FT201XQ開發(fā)的模塊，它是USB到I2C接口設(shè)備，具備電池充電器檢測功能。即使在FT201X未被枚舉的情況下，也能讓電池從專用充電器端口以更高電流充電。此外，它還支持異步和同步位操作模式，內(nèi)部生成的6MHz、12MHz和24MHz時(shí)鐘可通過CBUS引腳輸出，用于驅(qū)動微處理器或外部邏輯。

該模塊設(shè)計(jì)為可插入標(biāo)準(zhǔn)0.3英寸寬的16引腳DIP插座，所有組件均為無鉛（符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)），方便工程師進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用。

二、模塊特性

2.1 硬件特性

• 小巧設(shè)計(jì)：采用小型PCB組裝模塊，適配標(biāo)準(zhǔn)7.62mm（0.3英寸）寬的16引腳DIP插座，引腳間距為2.54mm（0.1英寸），節(jié)省空間且易于安裝。
• USB接口：板載USB ‘mini - B’插座，可通過標(biāo)準(zhǔn)A到mini - B USB電纜連接到PC或USB主機(jī)，方便數(shù)據(jù)傳輸。
• 可配置性：通過焊錫鏈接實(shí)現(xiàn)功能配置。默認(rèn)的焊錫鏈接設(shè)置使模塊無需外設(shè)線或應(yīng)用板即可工作，其他配置則提供外部電源選項(xiàng)和邏輯參考電平的變化。

2.2 驅(qū)動支持

UMFT201XA提供免費(fèi)的VIRTUAL COM PORT (VCP)驅(qū)動和D2XX Direct驅(qū)動，支持多種操作系統(tǒng)，包括Windows系列（如Windows 10、8、7等）、MAC OS、Linux 3.0及以上版本以及Android系統(tǒng)。這些驅(qū)動均可從www.ftdichip.com免費(fèi)下載，同時(shí)還有各種第三方驅(qū)動適用于其他操作系統(tǒng)。

三、訂購信息

TID是IC的測試識別代碼，這里的TID適用于修訂版D硅片。

四、信號與配置

4.1 引腳輸出

UMFT201XA的引腳輸出在不同視角下有不同顯示，引腳并非完全貫穿PCB。通過查看模塊引腳圖，工程師可以清晰了解每個(gè)引腳的位置和對應(yīng)的信號。

4.2 信號描述

4.3 CBUS信號選項(xiàng)

CBUS I/O引腳可通過FT_PROG實(shí)用軟件在內(nèi)部MTP ROM中進(jìn)行配置，默認(rèn)配置在DS_UMFT230XA中有描述。常見的配置選項(xiàng)包括：

• 三態(tài)（Tristate）：IO引腳處于三態(tài)。
• DRIVE_1：輸出恒定的1。
• DRIVE_0：輸出恒定的0。
• PWREN#：設(shè)備通過USB配置后輸出低電平，USB掛起模式時(shí)輸出高電平，可用于控制外部邏輯的P溝道邏輯電平MOSFET開關(guān)。
• SLEEP#：USB掛起模式時(shí)變?yōu)榈碗娖?，常用于USB到RS232轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中使外部TTL到RS232電平轉(zhuǎn)換IC斷電。
• 時(shí)鐘輸出：如CLK24MHz、CLK12MHz、CLK6MHz，提供不同頻率的時(shí)鐘信號。
• GPIO：CBUS位操作模式選項(xiàng)，允許最多4個(gè)CBUS引腳用作通用I/O。
• BCD_Charger：電池充電檢測，指示設(shè)備連接到專用電池充電器主機(jī)時(shí)的狀態(tài)。

五、模塊配置

5.1 焊錫鏈接配置選項(xiàng)

• JP1：默認(rèn)短接時(shí)，將內(nèi)部3.3V穩(wěn)壓器連接到VCCIO，信號驅(qū)動限制為3.3V電平信號；斷開時(shí)，允許從外部電源提供1.8V - 3.3V電源，可處理1.8V到3.3V邏輯電平的信號。
• JP2：默認(rèn)短接時(shí)，將VBUS連接到VCC，為“USB供電”模式；斷開時(shí)，允許從外部電源供電，為“自供電”模式。

需要注意的是，同一網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)有多個(gè)電源輸出，否則可能導(dǎo)致不同電源之間直接短路，損壞模塊和目標(biāo)電路。

5.2 焊錫鏈接修改

UMFT201XA的PCB頂部有兩個(gè)焊錫鏈接，可通過去除焊錫形成開路或添加焊錫橋形成短路來調(diào)整。默認(rèn)情況下，兩個(gè)焊錫鏈接均短接其焊盤。為增強(qiáng)模塊的靈活性，可移除兩個(gè)焊錫鏈接，并根據(jù)所需電源設(shè)置連接引腳。

5.3 總線供電配置

模塊默認(rèn)處于總線供電模式，電源從USB主機(jī)/集線器獲取。USB VBUS提供+5V電源連接到FT201X的電源輸入（VCC），F(xiàn)T201X的穩(wěn)壓器輸出+3.3V電源連接到FT201X IO端口的電源輸入（VCCIO）。與微控制器或其他邏輯設(shè)備接口時(shí)，與自供電配置方式相同，只是MCU或外部設(shè)備可從USB總線獲取電源。

5.4 自供電配置

自供電配置從外部電源獲取功率，不從USB主機(jī)吸取電流。移除JP1的焊錫鏈接后，可從外部電源為模塊的VCC引腳提供5V電源，VCCIO可由3V3OUT或外部電源的VCC供電。為防止USB主機(jī)或集線器斷電時(shí)電流回流到USB數(shù)據(jù)線，模塊使用板載分壓器網(wǎng)絡(luò)連接到USB電源總線和RESET#引腳。

5.5 USB總線供電與電源開關(guān)配置

USB總線供電模式要求在USB掛起模式下消耗電流小于2.5mA（未枚舉且未掛起時(shí)小于100mA）?？墒褂肞WREN# CBUS功能在FT201X未枚舉時(shí)切斷外部電路的電源。通過配置P溝道功率MOSFET，使其具有軟啟動功能，可實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)。

5.6 可變IO電壓供電

FT201X可處理1.8V到3.3V范圍內(nèi)的CMOS/TTL邏輯電平信號。默認(rèn)情況下，3V3OUT和VCCIO通過焊錫鏈接JP1短接。若使用外部電源為IO端口供電，需斷開該焊錫鏈接。此配置可在總線供電模式或自供電模式下實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，CBUS和DBUS引腳為5V耐受，但不能驅(qū)動5V TTL/CMOS信號，VCCIO不耐受5V，施加5V會損壞芯片。

5.7 3.3V電壓供電

FT201X可由單一3.3V電源供電，這是標(biāo)準(zhǔn)自供電配置中5V供電的替代方案。將3.3V輸入連接到VCC、VCCIO和3V3OUT即可實(shí)現(xiàn)。

5.8 配置MTP ROM

FT201X包含嵌入式MTP ROM，可用于配置每個(gè)CBUS引腳的功能、每個(gè)信號引腳的電流驅(qū)動、USB總線的電流限制以及設(shè)備的其他描述符。使用MTP ROM/EEPROM編程實(shí)用程序FT_PROG進(jìn)行編程時(shí)，需注意將一個(gè)CBUS引腳配置為PWREN#可用于切換外部電路的電源，MTP ROM的Max Bus Power設(shè)置應(yīng)指定枚舉時(shí)從USB主機(jī)/集線器吸取的最大電流。

5.9 模塊尺寸

UMFT201XA模塊采用無鉛組件，完全符合歐盟指令2002/95/EC。其尺寸以毫米為單位，具體尺寸可參考模塊尺寸圖。

5.10 IC封裝標(biāo)記

IC封裝標(biāo)記包含日期代碼（格式為YYXX，其中xx為兩位數(shù)周數(shù)，YY為兩位數(shù)年份）和修訂字母，后面跟隨制造批次代碼。

六、內(nèi)部MTP ROM配置

內(nèi)部MTP ROM可使用FT_PROG實(shí)用程序通過USB進(jìn)行編程，用戶若沒有自己的USB供應(yīng)商ID但希望在設(shè)計(jì)中使用唯一的產(chǎn)品ID，可向FTDI申請免費(fèi)的唯一PID塊。

七、聯(lián)系信息

如果在使用UMFT201XA模塊過程中遇到問題或需要進(jìn)一步的技術(shù)支持，可通過以下方式聯(lián)系FTDI：

• 總部：位于英國格拉斯哥，聯(lián)系電話：+44 (0) 141 429 2777，傳真：+44 (0) 141 429 2758，郵箱：sales1@ftdichip.com（銷售）、support1@ftdichip.com（支持）、admin1@ftdichip.com（一般咨詢）。
• 美國分支機(jī)構(gòu)：位于俄勒岡州蒂加德，聯(lián)系電話：+1 (503) 547 0988，傳真：+1 (503) 547 0987，郵箱：us.sales@ftdichip.com（銷售）、us.support@ftdichip.com（支持）、us.admin@ftdichip.com（一般咨詢）。
• 臺灣分支機(jī)構(gòu)：位于臺北，聯(lián)系電話：+886 (0) 2 8797 1330，傳真：+886 (0) 2 8751 9737，郵箱：tw.sales1@ftdichip.com（銷售）、tw.support1@ftdichip.com（支持）、tw.admin1@ftdichip.com（一般咨詢）。
• 中國分支機(jī)構(gòu)：位于上海，聯(lián)系電話：+86 21 62351596，傳真：+86 21 62351595，郵箱：cn.sales@ftdichip.com（銷售）、cn.support@ftdichip.com（支持）、cn.admin@ftdichip.com（一般咨詢）。

此外，可訪問http://ftdichip.com獲取更多信息，也可訪問FTDI網(wǎng)站的銷售網(wǎng)絡(luò)頁面獲取當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商和銷售代表的聯(lián)系方式。

UMFT201XA USB to I2C開發(fā)模塊為電子工程師提供了豐富的功能和靈活的配置選項(xiàng)，適用于各種USB到I2C接口的應(yīng)用場景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體需求選擇合適的配置方式，充分發(fā)揮該模塊的優(yōu)勢。大家在使用過程中有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。