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[开源硬件]

做一个自己的USB转多路串口工具,真香!

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qintian0303|  楼主 | 2024-3-29 09:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 qintian0303 于 2024-3-29 09:40 编辑

#申请原创#@21小跑堂 @21小跑堂 @21小跑堂   

       USB转TTL串口调试工具可以说是工程师们最常用的调试工具之一,近日在调试程序的时候想通过串口打印一下数据看一下监控一下趋势,结果做找又找也没有找到USB转TTL串口调试工具,所以准备想着再买一个。在逛淘宝的时候发现了USB转4路串口的TTL串口调试工具,如下图:
1.png

       普遍价格都在50元左右,买一个单路的估计也就几元,于是我就查询了一下这种多路的方案,基本上都是用的CH344做的免驱设计。淘宝查了一下芯片基本上也就10元左右,所以准备自己做一个。结合数据手册和demo设计,这种纯硬件的设计还是很方便的。

       准备开干,所有的资料均来自于官网:https://www.wch.cn/downloads/CH344DS1_PDF.html

首先先确定一下需求,多路串口调试工具:
       1、USB接口的选择:单路串口调试工具一般都是用的USB-A口居多,可以直接插接在PC的U口上,4路USB的板子相对会大不少,所以准备采用type-C接口作为USB端输入口(在使用实践中发现Micro USB太容易坏了);
       2、4路串口接口的选择:这个就根据实际需要了,在本人的使用环境中用到的最多的是PH插座,所以4路串口均采用PH-4插座,同时为了兼顾平时的测评需求,在其中2个插座上提供2.54插针(或插座);
       3、供电需求:考虑到PC的供电能力,部分电脑的最大输出能力的500mA,所以本设计的最大供电能力按照500mA进行设计,通过自恢复保险进行保护,CH344的供电为3.3V,所以暂定AMS1117-3.3作为LDO进行电压转换;
       4、要考虑接口保护,添加ESD防护器件;

       本次设计通过立创EDA进行,大家都懂得。

CH344基本信息:
       CH344支持3.3V 电源电压,电源引脚应该分别对地外接容量为0.1uF 左右的电源退耦电容。CH344芯片内置了电源上电复位电路,芯片正常工作时需要外部向XI引脚提供8MHz 时钟信号,时钟信号可通过CH344 内置的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路需要在XI和XO引脚之间连接一个8MHz晶体,XI和XO引脚对地接22pF 左右的振荡电容。H344芯片内置了USB 总线所需要的所有外围电路,包括内嵌USB控制器和USB-PHY、USB信号线的串联匹配电阻、Device设备所需的1.5K上拉电阻等。UD+和UD-引脚可以直接连接PC 或其它USB主机。
       CH344 芯片提供4 组异步串口UART0/1/2/3,每组串口包括TXD、RXD、DTR、CTS 和RTS 等引脚。串口输入空闲时,RXDx为高电平,串口输出空闲时,TXDx为高电平。
       ACT 为USB设备配置完成状态输出引脚,上电默认输出高电平,USB主机对CH344芯片进行USB配置后则输出低电平。
       TX_S 为芯片串口发送数据状态输出引脚,任意串口有数据正在发送时,TX_S 引脚输出周期为200mS 的脉冲电平。RX_S 为芯片串口接收数据状态输出引脚,任意串口有数据正在接收时,RX_S 引脚输出周期为200mS 的脉冲电平。
       根据如下引脚建议进行原理图设计:
2.png
       基本上对基本外设和引脚的状态进行了简单的状态说明;
原理图如下:
3.png

PCB如下:
4.png

3D效果如下:
5.png

       为了能放到小铁盒里面并考虑器件的分布,定的板卡尺寸为35mm*60mm,目前来看也是比较合理的,座与芯片的位置也比较合理。目前只在USB口增加了TVS进行防护,串口主要的连接基本上都不会用到供电,也就是说两个系统之间的供电是分离的,所以并没有加TVS防护。
       全部BOM根据嘉立创最高价格测算也只有22元左右,主要的芯片CH344Q如果通过淘宝途径购买还可以节省10元左右。打造一个自己的USB转多路串口工具,省钱又随意,不香吗?



  

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21小跑堂 打赏了 50.00 元 2024-04-02
理由:恭喜通过原创审核!期待您更多的原创作品~

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21小跑堂 2024-3-29 11:05 回复TA
自己动手,做一个USB转多路TTL串口调试工具,板子绘制小巧精美,省钱又便捷。 

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wangwu1976@| | 2024-4-3 17:56 | 显示全部楼层
真不错,支持原创,感谢嘉立创的支持。

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qintian0303|  楼主 | 2024-4-4 07:48 | 显示全部楼层
wangwu1976@ 发表于 2024-4-3 17:56
真不错,支持原创,感谢嘉立创的支持。

确实不错,本次使用JLCEDA进行设计,支持沉金工艺,板子做的相当不错啊

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这小工具挺小啊

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AProgrammer| | 2024-4-9 09:04 | 显示全部楼层
纯硬件的工具吗?涉及软件的工作吗?

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qintian0303|  楼主 | 2024-4-9 13:27 | 显示全部楼层
AProgrammer 发表于 2024-4-9 09:04
纯硬件的工具吗?涉及软件的工作吗?

不涉及软件,纯硬件的

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Dick Hou| | 2024-4-15 11:37 | 显示全部楼层
用一颗fcm32f072,或fcm32f092,可以转4个8个出来,还免晶振。

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qintian0303|  楼主 | 2024-4-15 12:18 | 显示全部楼层
Dick Hou 发表于 2024-4-15 11:37
用一颗fcm32f072,或fcm32f092,可以转4个8个出来,还免晶振。

这个不用写程序

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coody| | 2024-4-16 17:24 | 显示全部楼层
我原来用CH340,老是容易挂掉(比如开关一下969焊台偶尔都会挂),经常要重新插拔一下USB才行,很烦。后来看到STC有用20脚MCU做的USB转双串口的方案和源码,做了几个,非常好,再也没挂过,要4个串口就插2片。

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