CY7C65213/CY7C65213A USB-UART LP 橋接控制器：設(shè)計(jì)與應(yīng)用全解析

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，將 UART 設(shè)備升級(jí)到 USB 接口是一個(gè)常見(jiàn)的需求。Cypress 半導(dǎo)體公司的 CY7C65213 和 CY7C65213A USB - UART LP 橋接控制器，為這一升級(jí)提供了簡(jiǎn)單且高效的解決方案。接下來(lái)，我們將深入探討這兩款控制器的特性、功能、電氣參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面。

文件下載：CY7C65213-28PVXIT.pdf

產(chǎn)品概述

CY7C65213 和 CY7C65213A 是完全集成的 USB - UART 橋接器，采用 32 引腳 QFN 和 28 引腳 SSOP 封裝，內(nèi)部集成了 USB 2.0 全速控制器、UART 收發(fā)器、內(nèi)部穩(wěn)壓器、內(nèi)部振蕩器和 512 字節(jié)閃存。Cypress 提供免版稅的虛擬 COM 端口（VCP）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使設(shè)備在 PC 應(yīng)用中表現(xiàn)為 COM 端口，支持所有 UART 信號(hào)，包括握手和控制信號(hào)。

關(guān)鍵特性

USB 相關(guān)特性

• USB 2.0 認(rèn)證：支持全速（12 Mbps）通信，內(nèi)置 USB 2.0 全速收發(fā)器，集成 USB 終端電阻和 1.5 kΩ 上拉電阻。
• 充電檢測(cè)：支持電池充電器檢測(cè)（BCD），符合 USB 電池充電規(guī)范 Rev. 1.2，支持標(biāo)準(zhǔn)下游端口（SDP）、充電下游端口（CDP）和專(zhuān)用充電端口（DCP）。

UART 接口特性

• 單通道可配置：支持 2 針、4 針、6 針、8 針 UART 接口，數(shù)據(jù)速率高達(dá) 3 Mbps。
• 數(shù)據(jù)格式靈活：支持 7 或 8 個(gè)數(shù)據(jù)位、1 或 2 個(gè)停止位，以及無(wú)校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、奇校驗(yàn)、標(biāo)記校驗(yàn)或空格校驗(yàn)。
• 錯(cuò)誤檢測(cè)與流控制：支持奇偶校驗(yàn)、溢出和幀錯(cuò)誤檢測(cè)，支持使用 CTS、RTS、DTR、DSR 進(jìn)行流控制，還支持 UART 中斷信號(hào)。

其他特性

• 通用輸入/輸出（GPIO）：具有 8 個(gè) GPIO 引腳，可通過(guò)配置工具進(jìn)行靈活配置。
• 唯一序列號(hào)：每個(gè)設(shè)備支持唯一序列號(hào)功能，插入 USB - UART LP 橋接控制器設(shè)備時(shí)可永久固定 COM 端口號(hào)。
• 配置工具：提供 Windows 配置工具，可配置供應(yīng)商 ID（VID）、產(chǎn)品 ID（PID）、產(chǎn)品和制造商描述符、UART、充電器檢測(cè)和 GPIO 等參數(shù)。
• 驅(qū)動(dòng)支持：支持多種操作系統(tǒng)，包括 Windows、Mac OS - X、Linux 和 Android 等。
• 低功耗：支持 USB 掛起模式，工作電壓范圍為 1.71 至 5.50 V，具有 2.2 kV HBM 的 ESD 保護(hù)，采用 RoHS 兼容封裝。

功能模塊詳解

USB 和充電器檢測(cè)

USB 部分內(nèi)置 USB 2.0 全速收發(fā)器，集成了必要的電阻。充電器檢測(cè)功能支持不同類(lèi)型的充電端口，使設(shè)備能根據(jù)不同的充電環(huán)境進(jìn)行適配。

串行通信

串行通信模塊（SCB）實(shí)現(xiàn) UART 接口，TX 和 RX 線路均有 256 字節(jié)的緩沖區(qū)。UART 接口支持高速異步串行通信，數(shù)據(jù)格式和錯(cuò)誤檢測(cè)功能豐富，能滿足不同應(yīng)用的需求。

GPIO 接口

8 個(gè) GPIO 引腳可通過(guò)配置工具進(jìn)行多種配置，如三態(tài)、輸出靜態(tài) 1 或 0、電源控制、LED 驅(qū)動(dòng)等。這為設(shè)備的功能擴(kuò)展提供了很大的靈活性。

內(nèi)存

512 字節(jié)的閃存用于存儲(chǔ) USB 參數(shù)，如 VID/PID、序列號(hào)、產(chǎn)品和制造商描述符等，可通過(guò)配置工具進(jìn)行編程。

系統(tǒng)資源

• 電源系統(tǒng)：支持 USB 掛起模式，可在總線供電或自供電模式下工作，工作電壓范圍為 3.15 V 至 5.5 V。
• 時(shí)鐘系統(tǒng)：集成 48 MHz 振蕩器和 32 kHz 振蕩器，無(wú)需外部晶體，為所有子系統(tǒng)提供時(shí)鐘。
• 復(fù)位：復(fù)位模塊確?？煽康纳想姀?fù)位，可通過(guò) RESET# 引腳由外部設(shè)備進(jìn)行復(fù)位。
• 掛起和恢復(fù)：當(dāng) USB 總線進(jìn)入掛起狀態(tài)時(shí)，設(shè)備會(huì)置位 SLEEP# 引腳，滿足 USB 2.0 規(guī)范的嚴(yán)格掛起電流要求。設(shè)備可在 USB 總線活動(dòng)或 RI# 引腳置位時(shí)從掛起狀態(tài)恢復(fù)。
• 喚醒：RI# 引腳可配置為喚醒引腳，用于在 USB 總線上生成遠(yuǎn)程喚醒信號(hào)。

軟件支持

Cypress 提供了完整的軟件驅(qū)動(dòng)程序和配置工具，支持多種操作系統(tǒng)。在 Linux 系統(tǒng)中，提供用戶模式 USB 驅(qū)動(dòng)庫(kù)；在 Android 系統(tǒng)中，提供 Java 類(lèi)；在 Mac OSx 系統(tǒng)中，提供動(dòng)態(tài)鏈接共享庫(kù)；在 Windows 系統(tǒng)中，提供用戶模式動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和虛擬 COM 端口驅(qū)動(dòng)程序。此外，還提供 Windows 配置工具，方便用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化參數(shù)配置。

電氣規(guī)格

絕對(duì)最大額定值

存儲(chǔ)溫度范圍為 -55 °C 至 +100 °C，工業(yè)環(huán)境下工作溫度范圍為 -40 °C 至 +85 °C，各電源引腳的最大電壓有明確限制，ESD 保護(hù)水平為 2.2 kV HBM。

工作條件

工業(yè)環(huán)境下工作溫度為 -40 °C 至 +85 °C，VCC 電源電壓范圍為 3.15 V 至 5.25 V，VCCIO 電源電壓范圍為 1.71 V 至 5.50 V，VCCD 電源電壓范圍為 1.71 V 至 1.89 V。

設(shè)備級(jí)規(guī)格

詳細(xì)列出了直流和交流規(guī)格參數(shù)，包括電源電壓、電流、輸出阻抗、喚醒時(shí)間等。

引腳描述

詳細(xì)介紹了 28 引腳 SSOP 和 32 引腳 QFN 封裝的引腳功能和配置選項(xiàng)，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行引腳連接和配置。

USB 電源配置

總線供電配置

VBUS 直接連接到控制器，系統(tǒng)在 USB 枚舉前電流不超過(guò) 100 mA，掛起模式下不超過(guò) 2.5 mA，高功率系統(tǒng)需使用 POWER# 控制電流。

自供電配置

VCC 由 USB VBUS 供電，VCCIO 由外部電源供電，通過(guò) VBUS 控制 RESET# 引腳，確保符合 USB 2.0 規(guī)范。

可變 I/O 電壓的總線供電配置

使用低壓差（LDO）穩(wěn)壓器提供 1.8 V 或 3.3 V 電壓，通過(guò)跳線開(kāi)關(guān)選擇 VCCIO 電壓，系統(tǒng)同樣需滿足電流限制要求。

應(yīng)用示例

USB 轉(zhuǎn) RS232 轉(zhuǎn)換器

可將帶有串行端口的嵌入式系統(tǒng)通過(guò) USB 連接到主機(jī) PC，通過(guò) RS232 電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)和電壓電平轉(zhuǎn)換。可配置 GPIO 引腳實(shí)現(xiàn)睡眠控制和 LED 指示功能，還可進(jìn)行簡(jiǎn)單的回環(huán)測(cè)試。

USB 轉(zhuǎn) RS485 應(yīng)用

CY7C65213A 可配置為 USB 轉(zhuǎn) UART 接口，通過(guò) GPIO 控制 RS485 收發(fā)器，實(shí)現(xiàn) TTL 電平到 RS485 電平的轉(zhuǎn)換，適用于多設(shè)備通信的 RS485 網(wǎng)絡(luò)。

電池供電的總線供電 USB 到 MCU 并帶電池充電檢測(cè)

實(shí)現(xiàn) USB 到微控制器的接口，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸和握手信號(hào)。設(shè)備可根據(jù) USB 充電器類(lèi)型進(jìn)行充電檢測(cè)，確保系統(tǒng)在不同電源狀態(tài)下的正常工作，同時(shí)需滿足電流限制要求。

LED 接口

可將任意 GPIO 引腳配置為驅(qū)動(dòng) LED，提供三種配置選項(xiàng)，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的可視化指示。

訂購(gòu)信息

提供了不同封裝的訂購(gòu)代碼和適用的工作范圍，工程師可根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的產(chǎn)品。

勘誤說(shuō)明

文檔中指出了 USB - 串口設(shè)備在 UART 幀錯(cuò)誤和 MARK 或 SPACE 奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤報(bào)告方面的問(wèn)題，目前暫無(wú)修復(fù)方案，建議應(yīng)用中使用 UART 的系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中包含校驗(yàn)和或 CRC 以確保幀完整性。

CY7C65213 和 CY7C65213A USB - UART LP 橋接控制器以其豐富的功能、靈活的配置和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師在 UART 設(shè)備升級(jí)到 USB 接口的設(shè)計(jì)中提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可根據(jù)具體需求進(jìn)行合理配置和設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用這款控制器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。