深入解析UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模塊:USB接口轉(zhuǎn)換的理想之選
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域,接口轉(zhuǎn)換模塊是實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間通信的關(guān)鍵組件。今天,我們就來(lái)詳細(xì)探討Future Technology Devices International Ltd推出的UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB這三款USB接口轉(zhuǎn)換模塊。
文件下載:UMFT201XB-01.pdf
1. 模塊概述
UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模塊分別采用了FTDI的FT201XQ、FT220XQ和FT230XQ芯片,能將USB接口轉(zhuǎn)換為串行或并行接口。具體來(lái)說(shuō):
- UMFT201XB:實(shí)現(xiàn)USB到I2C接口的橋接。
- UMFT220XB:可將USB轉(zhuǎn)換為用戶選擇的并行位接口,如FTDI的FT1248/SPI(僅使用4條I/O線中的2條)。
- UMFT230XB:完成USB到UART接口的橋接。
1.1 模塊特性
這些模塊具有以下顯著特點(diǎn):
- 低外形設(shè)計(jì):采用了低輪廓的設(shè)計(jì),將USB2.0全速信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行接口,并通過(guò)2.54mm(0.1”)間距的10針母插座輸出串行信號(hào)。
- 直接插入式設(shè)計(jì):模塊無(wú)需USB連接器,可直接插入U(xiǎn)SB主機(jī)連接器,通過(guò)PCB上的焊盤(pán)與USB連接器的電氣觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣連接。
- 電壓兼容性:所有串行接口工作在+3.3V電壓水平,但所有I/O引腳都能承受5V電壓。
2. 驅(qū)動(dòng)支持
這些模塊提供了免費(fèi)的VIRTUAL COM PORT(VCP)驅(qū)動(dòng)和D2XX Direct Drivers(USB驅(qū)動(dòng) + DLL軟件接口),支持多種操作系統(tǒng),包括Windows 10(32位和64位)、Windows 8/8.1(32位和64位)、Windows 7(32位和64位)、Windows Vista、Windows XP(32位和64位)、Windows XP Embedded、Windows CE.NET 4.2 - 5.2、6.0/7.0、2013、MAC OS - X、Linux 3.2及更高版本、Android等。這些驅(qū)動(dòng)可從www.ftdichip.com免費(fèi)下載,同時(shí)還有適用于其他操作系統(tǒng)的第三方驅(qū)動(dòng),具體信息可訪問(wèn)該網(wǎng)站查詢。
3. 訂購(gòu)信息
| 這三款模塊各有三種不同的選項(xiàng),分別是標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)(-01)、無(wú)連接器選項(xiàng)(-NC)和線端選項(xiàng)(-WE),具體信息如下表所示: | 模塊 | 接口 | 特性 |
|---|---|---|---|
| UMFT201XB - 01 | I2C | USB到I2C,帶有四條控制總線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng),CN2配備連接器。 | |
| UMFT201XB - NC | I2C | USB到I2C,帶有四條控制總線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。無(wú)連接器選項(xiàng),CN2不配備連接器。 | |
| UMFT201XB - WE | I2C | USB到I2C,帶有四條控制總線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。線端選項(xiàng),CN2配備6”飛線。 | |
| UMFT220XB - 01 | 4位FT1248 | USB到FT1248,使用2條FT1248 I/O線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng),CN2配備連接器。 | |
| UMFT220XB - NC | 4位FT1248 | USB到FT1248,使用2條FT1248 I/O線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。無(wú)連接器選項(xiàng),CN2不配備連接器。 | |
| UMFT220XB - WE | 4位FT1248 | USB到FT1248,使用2條FT1248 I/O線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。線端選項(xiàng),CN2配備6”飛線。 | |
| UMFT230XB - 01 | 基本UART | USB到UART,帶有四條控制總線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。UART速率可達(dá)3Mega Baud。標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng),CN2配備連接器。 | |
| UMFT230XB - NC | 基本UART | USB到UART,帶有四條控制總線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。UART速率可達(dá)3Mega Baud。無(wú)連接器選項(xiàng),CN2不配備連接器。 | |
| UMFT230XB - WE | 基本UART | USB到UART,帶有四條控制總線,3.3V電源輸出(電流限制為50mA)和熔斷5V。UART速率可達(dá)3Mega Baud。線端選項(xiàng),CN2配備6”飛線。 |
4. 信號(hào)與配置
4.1 模塊引腳輸出
| 不同模塊的引腳輸出有所不同,具體如下表所示: | 引腳 | UMFT201XB | UMFT220XB | UMFT230XB |
|---|---|---|---|---|
| 1 | SCL | IO0 | TXD | |
| 2 | VBUS | VBUS | VBUS | |
| 3 | GND | GND | GND | |
| 4 | RESET | RESET# | RESET# | |
| 5 | SDA | SCK | RXD | |
| 6 | 3V3 | 3V3 | 3V3 | |
| 7 | CB0 | SS# | RTS# | |
| 8 | CB2 | CB3 | CB0 | |
| 9 | CB1 | MISO | CTS# | |
| 10 | CB3 | IO1 | CB1 |
4.2 信號(hào)描述
| 以CN1引腳為例,其信號(hào)描述如下表所示: | 引腳編號(hào) | 名稱 | 類型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | PWR | 5V電源輸入U(xiǎn)SB端口。對(duì)于低功率USB總線供電設(shè)計(jì),USB總線上的5V電源可提供高達(dá)100mA的電流;對(duì)于高功率USB總線供電設(shè)計(jì),USB總線可提供最大500mA的電流。 | |
| 2 | D - | 信號(hào) | 負(fù)USB數(shù)據(jù)信號(hào) | |
| 3 | D + | 信號(hào) | 正USB數(shù)據(jù)信號(hào) | |
| 4 | GND | PWR | 模塊接地電源 |
4.3 - 4.5 各模塊CN2信號(hào)描述
| 不同模塊的CN2信號(hào)描述也各有特點(diǎn),這里以UMFT201XB為例,其CN2信號(hào)描述如下: | 引腳編號(hào) | 名稱 | 類型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | SCL | 輸入 | I2C時(shí)鐘輸入 | |
| 2 | VBUS | PWR輸出 | 5V電源輸出USB端口 | |
| 3 | GND | PWR | 模塊接地電源 | |
| 4 | RST# | 輸入 | 可由外部設(shè)備用于復(fù)位FT201X。若不需要,可留空或上拉至VCCIO | |
| 5 | SDA | I/O | I2C雙向數(shù)據(jù)線 | |
| 6 | 3V3 | 輸出 | 集成LDO穩(wěn)壓器的3.3V輸出。該引腳通過(guò)10nF電容在模塊PCB上接地。主要用于為USB收發(fā)器單元提供內(nèi)部3.3V電源 | |
| 7 | CB0 | I/O | 可配置的CBUS I/O引腳。該引腳的功能在設(shè)備內(nèi)部MTP ROM中配置。出廠默認(rèn)功能為PWREN# | |
| 8 | CB2 | I/O | 可配置的CBUS I/O引腳。該引腳的功能在設(shè)備內(nèi)部MTP ROM中配置。出廠默認(rèn)功能為SLEEP# | |
| 9 | CB3 | I/O | 可配置的CBUS I/O引腳。該引腳的功能在設(shè)備內(nèi)部MTP ROM中配置。出廠默認(rèn)功能為三態(tài) | |
| 10 | CB3 | I/O | 可配置的CBUS I/O引腳。該引腳的功能在設(shè)備內(nèi)部MTP ROM中配置。出廠默認(rèn)功能為三態(tài) |
4.6 CBUS信號(hào)選項(xiàng)
| CBUS引腳有多種信號(hào)選項(xiàng)可供配置,如下表所示: | CBUS信號(hào)選項(xiàng) | 可用的CBUS引腳 | 描述 |
|---|---|---|---|
| TRI - STATE | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | IO引腳為三態(tài) | |
| DRIVE_1 | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 輸出恒定的1 | |
| DRIVE_0 | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 輸出恒定的0 | |
| TXDEN | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 啟用RS485的發(fā)送數(shù)據(jù)(僅在UMFT230XB中) | |
| PWREN# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 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??捎糜诳刂仆獠窟壿婸溝道邏輯電平MOSFET開(kāi)關(guān)的電源。內(nèi)部驅(qū)動(dòng)配置為接地的開(kāi)漏輸出,無(wú)上拉電阻,專為電池充電應(yīng)用設(shè)計(jì) | |
| SLEEP# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 在USB掛起模式下變?yōu)榈碗娖?。通常用于在USB到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 | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 24 MHz時(shí)鐘輸出 | |
| CLK12MHz | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 12 MHz時(shí)鐘輸出 | |
| CLK6MHz | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 6 MHz時(shí)鐘輸出 | |
| GPIO | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 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。在內(nèi)部MTP ROM中分別為CBUS0、CBUS1、CBUS2和CBUS3進(jìn)行配置。FTDI網(wǎng)站(www.ftdichip.com)上的單獨(dú)應(yīng)用筆記AN232R - 01詳細(xì)描述了如何使用CBUS位操作模式 | |
| BCD_Charger | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 電池充電檢測(cè),指示設(shè)備連接到專用電池充電器主機(jī)時(shí)的狀態(tài)。高電平有效輸出 | |
| BCD_Charger# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | BCD Charger的反相 | |
| BitBang_WR# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 同步和異步位操作模式WR#選通輸出 | |
| BitBang_RD# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 同步和異步位操作模式RD#選通輸出 | |
| I2C_TXE# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 發(fā)送緩沖區(qū)為空,用于向I2C主設(shè)備指示FT201X發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài) | |
| I2C_RXF# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 接收緩沖區(qū)已滿,用于向I2C主設(shè)備指示FT201X接收緩沖區(qū)的狀態(tài) | |
| VBUS_Sense | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 檢測(cè)VBUS是否存在的輸入 | |
| Time_Stamp | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 每次接收到USB SOF時(shí)狀態(tài)改變的觸發(fā)信號(hào) |
4.7 MTP ROM配置
每個(gè)模塊的IC都包含一個(gè)嵌入式MTP存儲(chǔ)器,可用于指定CBUS引腳的功能、每個(gè)信號(hào)引腳的電流驅(qū)動(dòng)、USB總線的電流限制以及設(shè)備的描述符。使用MTP ROM/EEPROM編程工具FT_PROG的詳細(xì)信息可參考《FT_PROG User Guide》。編程MT存儲(chǔ)器時(shí)需注意:MTP ROM的Max Bus Power設(shè)置應(yīng)指定設(shè)備枚舉時(shí)從USB主機(jī)/集線器汲取的最大電流。對(duì)于高功率USB設(shè)備,枚舉時(shí)的電流限制在100mA至500mA之間;對(duì)于低功率USB設(shè)備,電流限制為100mA。
5. 模塊尺寸與IC封裝標(biāo)記
UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模塊在機(jī)械結(jié)構(gòu)上完全相同,文檔中使用UMFT230模塊的尺寸圖進(jìn)行說(shuō)明。IC封裝標(biāo)記的日期代碼格式為YYXX,其中XX為兩位數(shù)的周數(shù),YY為兩位數(shù)的年份,后面跟著修訂字母,代碼XXXXXXX為制造批次代碼。
6. 線端模塊的線連接
文檔中分別給出了UMFT201XB - WE、UMFT220XB - WE和UMFT230XB - WE線端模塊的線連接圖,需注意圖中所示的電纜僅為示意,實(shí)際線端產(chǎn)品由單獨(dú)的電線組成。
7. 模塊電路原理圖
提供了UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模塊的電路原理圖,方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)參考。
8. 環(huán)境合規(guī)性
UMFT - XB模塊僅使用無(wú)鉛組件,完全符合歐盟指令2002/95/EC。
9. 內(nèi)部MTP ROM默認(rèn)配置
| FT - X芯片內(nèi)部MTP ROM的默認(rèn)配置如下表所示: | 參數(shù) | 值 | 備注 |
|---|---|---|---|
| USB供應(yīng)商ID(VID) | 0403h | FTDI默認(rèn)VID(十六進(jìn)制) | |
| USB產(chǎn)品ID(PID) | 6015h | FTDI默認(rèn)PID(十六進(jìn)制) | |
| 啟用序列號(hào)? | 是 | ||
| 序列號(hào) | 見(jiàn)備注 | 在FT201/220/230XB模塊的最終測(cè)試期間生成并編程到MTP ROM中的唯一序列號(hào) | |
| 在USB掛起時(shí)下拉I/O引腳 | 禁用 | 啟用此選項(xiàng)將使設(shè)備在電源關(guān)閉(PWREN#為高電平)時(shí)下拉UART接口線 | |
| 制造商名稱 | FTDI | ||
| 產(chǎn)品描述 | UMFT201XB / UMFT220XB / UMFT230XB | ||
| 最大總線功率電流 | 90mA | ||
| 電源來(lái)源 | 總線供電 | ||
| 設(shè)備類型 | FT201X / FT220X / FT230X | FT201X = 0x03,F(xiàn)T220X = 0x02,F(xiàn)T230X = 0x00 | |
| USB版本 | 0200 | 向主機(jī)返回USB 2.0設(shè)備描述。注意:該設(shè)備是USB 2.0全速設(shè)備(12Mb/s) | |
| 遠(yuǎn)程喚醒 | 啟用 | 將RI#拉低將使USB主機(jī)控制器從掛起狀態(tài)喚醒 | |
| 高電流I/O | 禁用 | 啟用串行和CBUS I/O引腳的高驅(qū)動(dòng)電平 | |
| 加載VCP驅(qū)動(dòng) | 啟用 | 使設(shè)備加載VCP驅(qū)動(dòng)接口 | |
| UMFT201XB - 01 CBUS0 | GPIO | ||
| UMFT201XB - 01 CBUS1 | GPIO | ||
| UMFT201XB - 01 CBUS2 | GPIO | ||
| UMFT201XB - 01 CBUS3 | GPIO | ||
| UMFT220XB - 01 CBUS3 | 三態(tài) | ||
| UMFT230XB - 01 CBUS0 | GPIO | ||
| UMFT230XB - 01 CBUS1 | GPIO |
內(nèi)部MTP ROM可通過(guò)USB使用FT_PROG實(shí)用程序進(jìn)行編程,該程序可從www.ftdichip.com下載。沒(méi)有自己的USB供應(yīng)商ID但希望在設(shè)計(jì)中使用唯一產(chǎn)品ID的用戶可向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)。
10. 聯(lián)系信息
文檔提供了FTDI的總部及各地分公司的聯(lián)系信息,包括地址、電話、傳真和電子郵件等,方便用戶咨詢相關(guān)問(wèn)題。同時(shí),用戶可訪問(wèn)FTDI網(wǎng)站的銷售網(wǎng)絡(luò)頁(yè)面獲取當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商和銷售代表的聯(lián)系方式。
綜上所述,UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模塊為電子工程師提供了靈活、可靠的USB接口轉(zhuǎn)換解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,工程師可根據(jù)具體需求選擇合適的模塊,并合理配置MTP ROM以滿足系統(tǒng)要求。大家在使用這些模塊的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢?歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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