USB转串口应用方案分析
标签： USB转串口 来源：沁恒 作者：皮皮虾 时间：2021-12-06 15:07
摘要：沁恒专注于连接与控制领域，在USB转接领域深耕多年，多代产品迭代升级。提供多种USB转串口芯片与应用方案，支持Windows/Linux/Android/MacOS等操作系统，支持USB转1串、2串、4串等。
一、方案概述
沁恒专注于连接与控制领域，在USB转接领域深耕多年，多代产品迭代升级。提供多种USB转串口芯片与应用方案，支持Windows/Linux/Android/MacOS等操作系统，支持USB转1串、2串、4串等。
具体选型时建议根据串口数量、芯片驱动类型、串口波特率支持、封装类型、串口IO电压工作范围、MODEM信号支持、485控制信号支持、GPIO信号支持等条件灵活选用。
芯片提供的串口默认为TTL电平，通过电平转换芯片可以灵活转换为RS-232、RS-422、RS-485串口等。应用框图：
二、方案特点
支持串口I/O独立供电，避免串口设备间通过IO引脚产生电流倒灌。
支持多种驱动类型，可使用厂商VCP驱动/系统内置驱动。
支持高波特率与硬件流控。
支持串口波特率自适应。
支持MODEM联络信号、485方向控制、BLE、GPIO、I2C等通讯接口。
内置时钟，多种封装可选。
三、方案选型
本方案所描述内容均为单芯片方案，各型号及主要区别如下：
驱动类型中标注多种类型的芯片型号，表示可灵活选用不同类型驱动。
USB配置：设备部分参数，如VID，PID，设备描述字符串等可通过WCH提供的配置工具设定。
外置：通过外接串行EEPROM配置
内置：内部支持
批量定制：支持批量化芯片与串口驱动定制峰值最大波特率：芯片支持的最高波特率。
流控连续波特率：大数据量连续通讯支持的最高波特率，此场景应用建议启用硬件流控。MODEM信号可兼做普通GPIO口使用，其中RTS/DTR用作普通输出，CTS/DSR/DCD/RI用作普通输入。
如：MCU程序下载场景，可使用RTS/DTR其中一路信号控制复位，另一路信号用于控制MCU进入BOOT下载模式。除MODEM信号，部分型号提供GPIO、I2C、BLE蓝牙等其他通讯接口。
CH9143实现USB转串口功能的同时增加了BLE无线传输通道，实现BLE/串口/USB三向透传。
沁恒全方位提供多种USB串口驱动程序供选择，各类型详细特点如下：
1、VCP：使用厂商提供的USB设备驱动，工作时在Windows系统的“端口(COM和LPT)”一栏下会生成COM口，Linux/Android/MacOS系统在/dev目录下会生成TTY设备节点。
方案应用特点：
支持高速率通讯及硬件流控。
功能齐全，支持GPIO等扩展功能。
仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口。
计算机端串口应用程序完全兼容，无需修改。
驱动可手动安装或计算机连网后自动安装。
2、CDC：使用操作系统自带的USB CDC设备驱动程序，USB CDC串口也是虚拟串口的一种，设备节点产生方式与VCP相同。由于受CDC协议和驱动限制，使用系统自带CDC驱动时可能会遇到以下问题：
高波特率大数据量通讯效率不佳。
不支持硬件流控。
MODEM信号RTS无法单独设定，CTS状态无法单独上报。
方案应用特点：
支持免安装的操作系统内置CDC类驱动程序或者多功能高速率的 VCP 厂商驱动程序。
仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口。
计算机端串口应用程序完全兼容，无需修改。
3、HID：使用操作系统自带的USB HID设备驱动，USB HID串口在系统上识别为标准HID设备
方案应用特点：
支持免安装的操作系统内置HID类驱动程序。
系统下不生成串口节点，无需手动选择，同时也实现了一定程度的信息隐藏。
数据收发使用中断传输，支持最高波特率为：115200bps。
支持使用系统HID原生API或者WCH提供的动态库操作串口。
4、AOA：遵循安卓AOA协议，仅用于安卓系统，使用系统自带的AOA配件驱动，AOA串口在系统上识别为标准AOA配件。
方案应用特点：
使用安卓标准Accessory配件库，实现免驱应用。
实现安卓设备边充电边通讯。
对比安卓OTG扩展串口方式，通用性更强。
四、应用场景
