CP2101芯片和单片机IAP技术实现实验电路板在线编程设计注意事项详解

引 言：

通用性串行接口（USB）是一种适用1394连接的新式串行通信插口，使外接设备到电子计算机的联接更为高效率便捷。这类插口合适于多种多样机器设备，不但具备迅速、1394连接、适用热插拔的特性，还能与此同时联接高达127个机器设备，解决了如資源矛盾、中断请求和立即数据通道等问题。因而，愈来愈多的开发人员欲在自身的商品中应用这类通信接口。RS232是单独一个机器设备连接电子计算机常常选用的一种连接方法，其硬件配置和APP协义非常简单，有很多传统式机器设备选用了这类通信方式。将USB转UART关键技术于单片机设计与PC机中间的数据通讯，在电子计算机上造成一个模拟的COM口，客户只需依照通用性串行接口一样应用USB口就可以。那样不但能使单片机设计具有USB通讯的众多优势，简单化了USB程序编写，与此同时还能够运用USB对单片机设计给予5V的开关电源（500mA下列）。依据集成icCP2101的USB转UART技术性特性设计方案了试验线路板，做到了既给予试验电源电路板开关电源，又完成电子计算机与试验线路板通讯的目地，并融合单片机设计IAP技术性，可进行单片机设计的可视化编程。

1、CP2101集成ic的功用及工作中原理图

集成icCP2101是一种相对高度集成化的USB转UART桥接器，它包括有USB2.0满速作用控制板、USB收发器震荡器和多线程串行通信（UART）。该集成ic的所有作用集成化在一个5mm5mm的MLP28封装形式的IC中。CP2101内嵌有与电子计算机通讯的USB协义，工作中时，会在电子计算机上造成一个虚似COM口，客户就可以依照通用性串行接口的调节方法来应用这一COM口。

CP2101内集成化有好几个控制模块，分别进行不一样的作用，如下图1所显示。

① USB作用控制板是一个合乎USB 2.0的满速元器件，集成化了收发器和片内相对应的下拉电阻器，USB作用控制板管理方法 USB和 UART间全部的传输数据和由 USB主控制板传出的指令要求及其用以操纵 UART作用的指令，USB接口的数据信号叙述如表1列出。

② 多线程串行通信（UART）包含TX （推送） 、RX （接受） 、数据信号及其RTS、 CTS、 DSR、 DTR、 DCD和 RI操纵数据信号。UART适用 RTS/CTS、 DSR/DTR和 XOn/XOff挥手协义，可以根据程序编写使UART适用各种各样数据类型和串口波特率，串口波特率的范畴从300～921600不一。从CP2101变换出去的UART数据信号并不是规范的RS232脉冲信号，反而是TTL电平，其数据信号叙述如表2列出。

③ 內部 EEPROM可以用以储存由机器设备初始生产商界定的USB经销商ID、商品ID、产品介绍、开关电源主要参数元器件、版本信息和元器件系列号等信息内容。

④ 电压调节器是一个可以由USB系统总线推动的元器件开关电源，可在VDD管脚导出3.0~3.6 V工作电压，1~100 mA电流量。

2、根据USB转UART技术性的IAP程序编写电路原理

2.1CP2101的外部通信接口

CP2101是USB转串行接口桥接器，它必须设计方案外接USB接口电源电路和RS232通信接口。USB接口电源电路完成CP2101与电子计算机间的通讯；RS232通信接口完成CP2101和外接设备中间的通讯。通信接口如下图2所显示。在其中RS232脉冲信号变换电源电路可按照必须采用MAX3243或MAX232。

对使用者而言，CP2101便是一个USB转RS232的集成ic，只不过是RS232的键入和导出数据信号均为TTL电平，而不是规范的RS232脉冲信号。它的采用与一般的USB外接设备同样，当第一次通电插进PC机USB接口时，系统软件会提醒安裝对应的驱动软件，驱动软件可从网址www.xhl.com.cn上在线下载。驱动软件安装完后，系统软件会全自动添加一个COM口，客户就可以依照传统式的串行接口操纵方法来应用这一含有5 V和3.3 V配电的“COM口”。

2.2依据CP2101设计方案IAP工作中电源电路

依据IAP程序编写的原理，假如单片机设计在2 s内沒有读取到一切IAP指令，在看门狗1计时器的效果下将全自动进到可执行程序。客户可以根据程序编写操纵串行接口上的RTS管脚造成校准数据信号来操纵单片机设计。还可以在校准后（2 s内）立即以承诺的串口波特率传输HEX编码文档，全自动进行程序流程的擦掉和载入，大大简化了IAP程序编写全过程。

依据IAP程序编写的基本原理，创作者依次设计方案了二种通信接口。一种是传统式电源电路IAP工作中电源电路，沒有应用CP2101集成ic，如下图3所显示。另一种是运用CP2101设计方案的IAP工作中电源电路，如下图4所显示。

在传统式电源电路IAP工作中电源电路中，运用USB接口给予TTL开关电源，串行接口给予IAP程序编写、传输数据及校准操纵数据信号。图3中，R1、R2、C1和K1组成传统式的通电全自动和手动式延时电路，R7、D1组成一个由串行接口RTS端操纵的延时电路；串行接口数据信号必须由RS232脉冲信号变换为TTL电平，必须设计方案脉冲信号变换电源电路或选用专门的脉冲信号变换集成ic。该电源电路运行时必须有两个插口，USB接口和COM接口，USB接口的功用是给予TTL电平的开关电源，串行通信的功用是串行接口通讯、IAP程序编写及校准数据信号操纵。

在运用CP2101设计方案的IAP工作中电源电路中，USB接口除开给予TTL开关电源外、也有串行接口通讯、IAP程序编写及校准数据信号操纵。图4中，R5、R6、C2和K2组成传统式的通电全自动和手动式延时电路，R3、R4、D2和T1组成一个由串行接口RTS端操纵的延时电路，因为CP2101变换后的讯号是TTL电平，可以立即为单片机设计应用，节约了RS232脉冲信号变换为TTL电平的协助电源电路。

运用CP2101设计方案的IAP工作中电源电路有较大的优势，它只需应用USB接口就可以进行给予TTL开关电源、串行接口通讯、IAP程序编写及校准数据信号操纵，降低了电子计算机与外接设备中间的插口，与此同时也为在沒有COM口的电子计算机上开展IAP程序编写给予了很有可能，提高了外接设备的灵敏性。在电源设计中，选用CP2101集成ic，既可以节约RS232脉冲信号变换为TTL电平的电源电路，又应用5 mm5 mm的MLP28封装形式，降低了线路板总面积，节约了成本费。

在开展IAP程序编写的方式下，应用CP2101集成ic在电子计算机上放USB接口虚似出串行接口，那样既可以摆脱因为USB接口协义的复杂化给消费者产生的不方便，又可以简单化电子计算机与单片机设计中间的插口，与此同时可以给客户机器设备给予一个5V开关电源，降低了因为外置电源产生的不方便。小编应用C51对单片机设计IAP控制模块开展了二次开发，进一步简单化了IAP在线下载的全过程，开发设计后的IAP程序流程先载入单片机设计，客户就可以在运用板上直接下载可执行程序，不需一切开发板就可以进行单片机设计系统软件的开发设计及单片机设计教学实验。与此同时应用USB转UART和IAP技术性为51系列产品单片机设计的研发与学校给予一种新的方便快捷而便宜的方式。对首次学习单片机的大家和公办专科学校的学员学习单片机产生很大的便捷。

总结

运用USB转UART技术性，简单化了外接设备插口，也为外接设备给予了5V开关电源。该技术性被普遍使用于手机上、数码照相机、PDA及其MP3等功能损耗较为低的机器设备，既可以省掉外置电源，又可以做传输数据和数据信号操纵，与此同时还能够对外开放设开展系统更新，具备丰厚的社会经济效益和行业前景。

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