Схема подключения rs232 через usb. Переходник USB-COM своими руками: схема, устройство и рекомендации

Проблемы при «прошивке» ресиверов. Отсутствие COM порта. Использование ноутбука

Многие пользователи сталкиваются с проблемой прошивки ресиверов из-за отсутствия СОМ порта. Большинство устаревших моделей компьютеров было оборудовано несколькими СОМ портами. В них имелся хотя бы 1 разъем «RS-232». Благодаря такому технологическому решению пользователи могли подключать необходимые внешние устройства. К компьютеру подключали сразу и мыши, и принтеры, и клавиатуру, и модемы, и другую технику. С помощью компьютера можно было и перепрошить ресивер. Пользователи никогда не сталкивались с существенными проблемами при подключении. Все, что от них требовалось – это подсоединить кабель, запустить программу и кликнуть мышкой на необходимые пункты.

Производители современных компьютеров, кажется, просто забыли о разъеме «RS-232». Обычный пользователь может и не заметить его отсутствия. Но если вы являетесь абонентом спутникового телевидения и ваш ресивер начал некорректно работать из-за несвоевременного обновления, вы столкнулись с неприятной проблемой. Большинство моделей ресиверов могут быть прошиты только с помощью «RS-232». Да и «USB» входом оборудованы не все спутниковые приставки.

Очень часто пользователи сталкиваются и с другими проблемами. Одна из них – несовместимость имеющихся СОМ портов на ноутбуке с определенными моделями ресиверов. В большинстве случаев это вызвано тем, что в процессе производства ноутбука был нарушен стандарт передачи данных «RS-232». Некоторые производители делают это специально, так как такое решение позволяет сократить энергию заряда аккумуляторной батареи. Эта мелочь отражается и на стоимости компьютерной техники, делая ее более доступной для конечного потребителя. Только точные и щепетильные производители могут похвастаться наличием специальной микросхемы для СОМ порта. И их устройства совместимы с любыми ресиверами.

Если вы пользуетесь обычным компьютером, то проблема решается за счет приобретения дополнительного модуля с СОМ портами. Он выпускается в виде платы и монтируется в компьютер. Очень важно провести установку правильно, так как некорректные действия могут привести к порче оборудования. После того, как плата будет установлена в компьютер, операционная система «Windows» - «ОС» присвоит каждому порту свой номер.

Если вы пользуетесь ноутбуком, то этот вариант не подойдет. Здесь вы столкнетесь с несоответствием размера и стандарта. Но и у этой проблемы есть решение.

Вы можете попробовать самостоятельно спаять Переходник USB-COM 2 способами: дорогой и проверенный или дешевый и частично неэффективный:

Способ 1

Приобретаем специальную плату с портами, предназначенную для ноутбука. Проблема заключается не только высокой стоимости решения, но и в том, что вам придется провести ни один день в поисках подходящей модели. Также стоит учесть, что ноутбуки могут обладать разными стандартами для дополнительных устройств. Поэтому вначале стоит ознакомиться с инструкцией по эксплуатации, если она еще сохранилась. Если вы не решились заказать специальную плату, то можно попробовать еще один способ.

В большинстве случаев он действует. 90% современных моделей оборудовано несколькими «USB» выходами. Вы можете купить преобразователь «USB — COM».

Для справки . USB – это последовательный интерфейс, который используется для передачи данных. Для подключения дополнительных устройств используется четырехпроводной кабель. Два провода обеспечивают прием и передачу данных, два – питание дополнительного устройства. Главным недостатком USB является то, что разъемы со временем разбалтываются. В результате теряется контакт. При отрывании гнезд пользователям приходится заменять плату.

Способ 2

Переходник «USB — COM» можно спаять самостоятельно. Только стоит учесть, что описанное нами решение обеспечивает согласование только сигналов RX и TX. Другие модемные сигналы не задействуются. Приготовьте следующий набор деталей:

• 1 PL2303HX (USB-USART мост от Prolific)
• 1 MAX232CSE (UART-RS232)
• 1 Кварц 12.00 МГц
• 2 Конденсаторов 10 нФ (smd1206)
• 6 Конденсаторов 1 мкФ (smd1206)
• 2 Резистора 27Ом (smd1206)
• 1 Резистор 1.5КОм (smd1206)
• 1 Разъем mini-USB
• 1 Разеъем DB-9 папа
• 1 Фольгированный текстолит для платы 48*22мм

Вначале вам необходимо изготовить плату. Для этого просверливаем 4 отверстия и паяем необходимые детали.

В результате вы должны получить стандартный переходник. Во избежание окисления плату можно покрыть автомобильным или полиуретановым лаком.

31.7 KiB
492 Downloads

Как вариант, можно напаять временную перемычку

После установки драйверов проверяем работоспособность переходника. Для этого попробуйте замкнуть контакты 2 и 3 и запустить программу «Гипертерминал» (входим через ПУСК в ПРОГРАММЫ. Переходим в СТАНДАРТНЫЕ, выбираем СВЯЗЬ и ГИПЕРТЕРМИНАЛ) . Далее обращаемся к любой поисковой системе и скачиваем гипертерминал или его аналог. В настройках соединения указываем новый сом-порт (в нашем случае это hyperterminal).

Настраиваем параметры порта (115200, 8, N(нет), 1, управление потоком отсутствует).

Для справки . HyperTerminal – это специальная программа, которая включена в состав поставки ОС Windows. Она помогает открыть доступ к другим компьютерным устройствам через модем, последовательный порт либо с помощью протокола telnet. Если Гипертерминал отсутствует, то пользователи могут воспользоваться удаленной оболочкой Windows. Если вам необходимо устранить неполадки модема, то вместо Гипертерминала можно использовать «Телефон и модем». При отсутствии программы ее можно с легкостью найти в интернете и загрузить за несколько минут.

• Tutorial

Вместо вступления

Как обычно я предлагаю заняться странным - попробовать подключить несколько старых RS232 устройств, через один USB порт с помощью синей изоленты и смекалки. Статья не будет большой, скорее это описание что где взять и зачем вообще все это делать.

Зачем?

Нужно это бывает когда некий специальный аппаратный комплекс, состоящий из отдельных устройств и который выполняет какую-то единый функционал, вдруг начинают модифицировать. Разумеется что можно попробовать найти комплекс оборудования по новее, но в реальной жизнь на это идут очень редко. Начинают модифицировать то что есть. Иногда вдумчиво, но чаще как получится.

Как правило «мозгами» такого комплекса является компьютер у которого 100500 выходов RS232. Из примеров могу привести место кассира в супермаркете, банкоматы и тому подобное. С первым случаем столкнулся я.

Эти компьютеры не блещут мощностью, но отличаются космической стоимостью. Естественно он перестает отвечать требованиям современных технологий и многим приходит в голову идея заменить их на обычный ПК и получить приличную мощность по адекватной цене, однако быстро выясняется что RS232 на новых ПК вымер как класс. Теперь этот интерфейс стал сугубо специализированным. Соответственно надо или самостоятельно прикручивать кучу RS232 или искать уже готовое спец решение.

Разумеется что можно заменить само оборудование, но если вы посмотрите сколько стоит стационарный лазерный сканер приличной фирмы и помножите эту цену на их количество то передумаете.

Люди не посвященный в тему сразу радостно покупают пучок китайских USBtoRS232 переходников, а дальше все идет очень печально. Лучше этого не делать. Вторым вариантом является покупка специализированной платы расширения с кучей RS232. Этот вариант уже лучше и имеет право на жизнь, но тоже имеет свои недостатки. Например стоимость и проблемы с дровами если используется не Windows или не та версия. Так же не маловажным фактором является доступность в будущем, так как что-то выходит из строя и парк может расширятся в будущем. Потом оказывается что конкретная модель уже не выпускается или не постановляется в конкретную местность и т.д. В общем привязывать себя к конкретному устройству это всегда опасно, особенно если можно этого не делать.

Пробуем что-то сделать

Может показаться странным что примитивные RS232 устройства так сложно и дорого подключить по нормальному если по сути там обычно простые протоколы и примитивный физический уровень. А все потому что обычно подобные аппаратные комплексы используются в коммерческих доходных сферах и покупка оборудования по таким ценам оправдана, а само оборудование уже перешло в разряд специального. Спец оборудование = спец цена вопроса.

Однако все это не мешает попробовать собрать свой бюджетный велосипед. Бонусом получим возможность менять поведение такого своеобразного RS232 мультиплексора и полностью обойдем проблему написания USB драйверов. HID профиль поддерживается почти везде.

High level

Вторая часть софта это примеры и тесты собранные в сумбурный проект на Java написанный IDE IDEA. Предполагается что работа с устройством интегрируется в софт высокого уровня используя различные обертки по работе с USB стеком в зависимости от языка на кортом этот софт пишется. Сейчас сложно найти такой ЯП чтобы под него не существовало таких оберток. Отдельно для староверов отмечу что java и usb совместимы если готовить правельно, это доказано практикой и используется в коммерческом проекте.

В процессе тестирования выяснилось что работа в Linux и Windows с USB HID несколько отличается, работа отлаживалась через две библиотеки usb4java и hid4java. Работа через последнюю используется в Linux (Raspberry Pi 3).

Разница заключается в том что в Windows можно обратится напрямую к USB устройству даже если оно зарегистрировано как HID и писать\читать его конечные точки (endpoint). В Linux же приходится работать с hid устройством. То есть устанавливается стандартный драйвер hid и всё, работайте только с ним пожалуйста. Работа таким образом происходит немного медленнее чем напрямую, но напрямую тоже возможно если убедить систему не ставить драйвера. Это реально.

Как и обещал не растягиваю статью и не привожу подробное описание кода, те пару человек кому интересно могут посмотреть проекты и поиграться в живую, а остальным думаю будет полезнее принять к сведению что есть такое решение и прибегнуть к более глубокому изучению в случае необходимости.

Заключение

Представленное устройство это лишь одни из примеров как довольно легко можно приобщится к процессу создания нативных USB устройств и перестать наконец использовать переходники.

Не забываем плюсовать

В данной статье приведена подборка схем, позволяющая собрать несложное, но крайне полезное устройство: переходник Com .

Последовательный порт (RS-232), или как еще его называют COM-порт, предназначен для обмена информацией между компьютером и периферийными устройствами. Последовательным его назвали потому, что обмен данными по нему происходит бит за битом по одному.

Первоначально COM порт предназначался для соединения модема с компьютером. В дальнейшем к нему стали подключать мышь, сканер прочую периферию. Так же имеется возможность с помощью COM порта организовать прямое соединение двух компьютеров.

На сегодняшний день подавляющее большинство компьютеров не оснащаются RS-232 разъемом, поскольку широкое распространение получил стандарт USB. Но еще существуют многого внешних устройств работающих только с COM портом (различные программаторы, диагностическое оборудование, ресиверы и пр.). Выходом из данной ситуации является использование устройства переходник COM-USB. Ниже приведем несколько вариантов наиболее популярных схем данного переходника.

Полноценный переходник — COM адаптер для USB порта

на микросхеме FT8U232BM

Основа данной схемы является микросхема FT8U232BM — производителя FIDI Ltd . Устройство построенное по данной схеме поддерживает все сигнальные уровни (DCD, RX, TX, DTR, GND, DSR, RTS, CTS, RI) согласно распиновки COM порта.

Для согласования TTL уровней RS232 интерфейса с уровнями микросхемы FT8U232BM используются две микросхемы 74НС00. Микросхема памяти 93С46 предназначена для хранения персонального номера (PID), код изготовителя (VID), а так же заводской номер устройства. Данную микросхему можно и не устанавливать. В этом случае к компьютеру возможно будет подключить всего лишь 1 создающее виртуальный COM-порт устройство. Микросхему памяти AT93С46 возможно заменить на AT93C66, AT93C56. Прошивается 93С46 непосредственно на плате при помощи фирменной утилиты производителя FTDI.

(1,4 Mb, скачано: 2 224)

(1,7 Mb, скачано: 1 935)

Упрощенный вариант на FT8U232BM

Это схема упрощенного USB-COM адаптера, который поддерживает только сигнальные линии RX, TX, RTS, CTS RS232 интерфейса. Для согласования уровней com порта с цифровыми уровнями FT8U232BM в схему добавлена .

Схема переходника для COM с USB на PL2303

Следующая схема построена на микросхеме PL2303HX, которая является преобразователем интерфейса USB в RS232. Производитель PL2303HX — Тайваньская фирма Prolific . В данной схеме также используется приемо-передатчик MAX232, преобразующий сигналы RX, TX.

Для правильной работы необходимо установить драйвер для виртуального COM-порта. Для этого скачиваем и устанавливаем драйвер по нижеприведенной ссылке.

(3,5 Mb, скачано: 2 599)

Затем настраиваем виртуальный порт: выставляем в окошке «управление потоком» — НЕТ. Затем выбираем свободный номер порта.

USB — COM переходник на микроконтроллере Attiny2313

Питание осуществляется непосредственно от шины питания USB. Вся схема собрана на односторонней плате (SMD и ТН варианты). Устройство поддерживает только сигналы Rx и Tx.

Прошивку к переходнику, рисунок печатной платы (SMD и TH), а также программу терминал для проверки адаптера можно скачать по ниже приведенной ссылке:

(1,4 Mb, скачано: 2 547)

При , фьюзы необходимо выставить следующим образом:

Для работы устройства необходимо установить драйвер виртуального COM порта. Для этого скачиваем его:

(1,1 Mb, скачано: 2 736)

Теперь вставляем в USB порт компьютера наш адаптер, компьютер должен выдать сообщение «Найдено новое устройство», а затем предложит установить для него драйвер. Выбираем пункт «Установить с указанного места» и нажимаем на кнопку «Далее». Затем в новом окне выбираем путь к папке скаченного и распакованного драйвера и опять жмем кнопку «Далее». Спустя несколько секунд драйвер будет установлен и устройство будет готово к работе.

Сначала пара слов про микросхему PL2303 . Существует 2 распространенных варианта данной микросхемы: новая(var D 2012 г.) и старая(var A 2004 г.). По Datasheet распиновка у них отличается, так что нужно смотреть, какая у вас версия микросхемы. Данная статья касается только старой версии микросхемы.

Вариант переходника с сопряжением уровней.

Микросхема PL2303 способна полностью заменить COM-порт, но я использую только контакты Tx и Rx. Остальные откидываю за ненадобностью. Схема данного переходника представлена на рисунке 1.

Для сопряжения уровней между USB и COM портом я использую микросхему MAX232. Эта микросхема нужна из-за того, что в классическом COM-порту логические уровни это +-12 вольт, а USB работает с уровнями 0-5 вольт.

Рисунок 1 - Схема переходника USB-COM-порт на микросхеме PL2303 с сопряжение уровней

Печатная плата этого переходника содержится в файлах к статье.

Вариант переходника без сопряжения уровней

Если нет необходимости в сопряжении уровней, можно отбросить часть схемы с микросхемой MAX232. После изменения получается схема представленная на рисунке 2. Данная вариация схемы хорошо подходит для подключения микроконтроллеров по UART (масса у микроконтроллера и переходника должна быть общая).

Рисунок 2 - Схема переходника USB-COM-порт на микросхеме PL2303 без сопряжения уровней

Печатная плата так же содержится в файлах к статье.

На рисунке 3 представлено готовое устройство. Хотя изначально плата была сделана для первого варианта, позже микросхема MAX232 была демонтирована за ненадобностью. Сейчас переходник успешно применяется для связи микроконтроллеров AVR c компьютером по UART.

Рисунок 3 - Фото готового устройства

Драйвер для микросхемы PL2303

За драйвером идем на сайт производителя и скачиваем последнюю версию драйвера. Ссылка на драйвер

Возможные проблемы

Проблема с драйвером, пишет "Запуск этого устройства невозможен. (Код 10)". Есть два варианта решения:

1) установить старую версию драйвера. Скачать старый драйвер можно там же. У меня windows 10 и этот способ мне не очень помог.

2) скачать костыль к драйверу (лежит в файлах к статье.). Не помню откуда взял, но мне помогло. После скачивания:

• ser2pl.inf- правой кнопкой и установить
• Все скопировать в С:/Windows/System32/Drivers

Для проверки работоспособности переходника нужно замкнуть контакты Rx Tx и отправить в COM-порт какие-нибудь данные, данные должны вернуться. Для мониторинга СOM-порта я использую программу Advanced Serial Port Monitor .

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
U1	Преобразователь USB в RS-232	PL2303	1			В блокнот
U2	ИС RS-232 интерфейса	MAX232	1	если надо		В блокнот
C1, C22	Конденсатор	22 пФ	2			В блокнот
C3, C88	Конденсатор	1 мкФ	6			В блокнот
R1, R2	Резистор	27 Ом	2			В блокнот
R3	Резистор	1.5 кОм	1

В последнее время (точнее, уже немало лет) компьютеры, как ноутбуки, так и десктопы, не оснащаются последовательными портами RS-232. Просто отпала необходимость в наличии этого интерфейса - на рынке практически не осталось массовых внешних устройств, которые подключаются через стандартный COM порт. Но, тем не менее, есть масса приложений и устройств, которые используют только последовательные порты стандартов RS-232/422/485. Это различные ресиверы, в которых перепрошивка выполняется через последовательный порт, диагностическое оборудование для автомобилей и многое другое. Если нет такого порта в компьютере, то что же делать?

Почти в любом компьютерном магазине можно купить специализированные переходники USB в последовательный порт RS-232. Ценовой разброс подобных переходников просто огромный: от 1 доллара за "шнурок" сомнительного происхождения на eBay, до 30-50-100 долларов за устройства, некоторые из которых ничем не отличаются по внешнему виду от однодолларового "шнурка". Так что же выбрать? Интернет полон как положительных, так и отрицательных отзывов о совсем недорогих переходниках. У кого-то они работают без проблем, у кого-то та же модель насмерть отказывается работать. Почему? Тут есть две возможные проблемы: это может быть как проблема с программным обеспечением, так и чисто аппаратные проблемы.

Во-первых, скажу банальность, что не стоит ждать чудес от недорогих устройств. Качественное программное обеспечение - это не то, что может себе позволить небольшая компания. Да и комплектующие для производства тоже сильно отличаются по цене.

Почему мой переходник USB-COM не видит моё устройство?

Есть несколько возможных причин.

1. Из чего вообще состоит такой переходник? В идеале - из моста USB в последовательный порт и преобразователя уровней в RS-232. Дело в том, что мост на выходе имеет уровни TTL, т.е от 0 до (именно для этих мостов) максимум 3.3 В. Часто напряжение не дотягивает и до 3 В. По стандарту RS-232 сигнал должен быть от ±5 В до ±15 В, причём, приёмник должен принимать сигнал с разбросом ±3 В. Вот здесь мы и видим причину первой экономии - зачастую производитель просто не применяет преобразователя уровней, так как, теоретически +5В ±3В даёт аж +2В, а на выходе, как правило, от +2.5 до 3.3В, а вот получить логическую 1 с напряжением от даже от -2 до -15 В - невозможно. Т.е. работать такой переходник с RS-232 даже в принципе не сможет, только с контроллерами, у которых на входе тоже уровни TTL. Впрочем, встречаются и такие устройства, правда, нечасто. Есть и ещё одна проблема: некоторые микросхемы RS-232 включают режим энергосбережения (спящий режим). Если на входах меньше ±3В, она даже не выйдет из "спячки", т.е. в случае без преобразователя уровней, при выходном напряжении 2.5 В вообще никогда. В "правильных" переходникахтипичное напряжение на выходах составляет ±6.5В, что с запасом укладывается в стандарт.

Рисунок 1. "Правильно" сделанный переходник-кабель USB-COM Mini :

Провода не впаяны прямо в плату, а подключены разъёмом. Это предотвращает механическое обламывание проводов.
Есть индикация - 2 LED.
Сама плата покрыта лаком, все отверстия покрыты золотом против окисления.
Две микросхемы: как моста (в данном случае, FTDI FT232RL), так и преобразователя уровней ZT231LEEA.
Качественный монтаж, качественная элементная база.

Если вам приходится часто использовать переходник, носить его постоянно в сумке, подключать в помещениях с пыльной или агрессивной средой, то все эти "мелочи", на которых обычно экономит большинство производителей, вам не покажутся мелочами. Кроме того, разведены все 9 сигналов RS-232, что позволяет использовать этот переходник с любыми устройствами RS-232.

2. Ещё одним критерием качества является поддержка переходником всех 9 стандартных сигналов RS-232. Во многих моделях недорогих переходников поддерживаются только 3 сигнала из 9. Для многих устройств этого вполне достаточно, например, для управления частотного преобразователя. Другим же устройствам, например, считывателям штрихкода, необходимы все 9 сигналов. Опять же, переходник, в котором есть полный набор модемных сигналов, может легко работать с любыми устройствами RS-232, а те, у которых задействовано только 3, увы.... А производители далеко не всегда афишируют это свойство своих изделий. Так что при поиске переходника уточните, какие сигналы нужны для подключения вашего устройства, и проверьте, чтобы их поддерживал выбранный вами переходник. Между прочим, далеко не все мосты USB-UART поддерживают все модемные сигналы.

Многие люди, у которых руки прикручены как надо, хотят сделать подобные переходники сами. В Интернете можно найти схемы, рисунки печатных плат и подробные рекомендации. А стоит ли овчинка выделки? Конечно, если для вас лично это вопрос принципа, то это понятно. Но глядя на цены микросхем, у меня, например, пропал бы всякий интерес к подобной работе. Только микросхема преобразователя уровней TTL в RS-232 MAX213EWI стоит в розницу 200 рублей. При этом, эта микросхема работает с максимальной скоростью всего 115 КБит/сек, а не 921 КБит/сек, как в "правильных" моделях. А вы думали, почему их не ставят в дешёвые переходники? Самый недорогой мост USB-UART PL2303 стоит 210 рублей, FT232RQ - 360, FT232RL - 460, TUSB3410 - 530рублей. Тут хотелось бы заметить, что микросхемы FT232RQ, FT232RL это одно и тоже, только с маленьким, но для кого-то очень существенным отличием - наработка на отказ у первой микросхемы в 2.5 раза меньше, чем у второй. Хотя и это время совсем не маленькое. Это без навесных элементов, платы, разъёмов и корпуса. Так, что прежде, чем браться за такую работу, имеет смысл подумать, может готовый - тоже неплохой вариант? Впрочем, всем известно, что некоторые производители (китайцы, хоть это и не политкорректно показывать на них пальцем) могут и из FTDI и Texas Instruments сделать, мягко говоря, некачественное изделие, так что смотрите внимательнее на производителя и его репутацию.
И всё таки, если вы решили сделать своими руками подобный переходник, в даташитах производителей микросхем вы можете найти подробные схемы таких устройств на любой вкус. Ещё раз повторю ссылки на самые популярные микросхемы: