会社ブログについて FTDI FT232RL 12Mbps フルスピード USB 2.0 スレーブ シリアル UART 変換器

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.がFTDIに供給FT23212Mbps フルスピード USB 2.0 スレーブ - シリアル UART コンバータ。

のFT232は、高性能、シングルチップ、フルスピードの USB 2.0 から非同期シリアル UART への変換チップであり、組み込み開発、産業用通信、および機器のデバッグで最も広く使用されている USB からシリアル ポート ソリューションの 1 つです。このチップは 12Mbps のフルスピード USB 2.0 伝送速度をネイティブでサポートし、USB バスと標準 TTL/UART シリアル インターフェイス間の透過的な双方向データ変換を可能にします。複雑な周辺回路を必要とせず、高い統合性と強力な安定性を備え、従来のディスクリート USB からシリアル ポートへのソリューションを完全に置き換え、ハードウェア設計プロセスを大幅に簡素化します。

私。FT232コア製品の位置付けとコアパラメータ
FT232 は、汎用の USB からシリアルへの通信シナリオ向けに特別に設計されています。これは、FTDI のクラシック FT232 シリーズのアップグレード モデルであり、従来のシリアル ポート デバイスの USB アップグレード ニーズに対するベンチマークを行い、USB インターフェイスがなく、コンピュータに直接接続できない組み込みチップ シリアル ポートを備えた従来の RS232 シリアル ポート デバイスの通信の問題点を解決します。そのコア ハードウェア パラメーターは、次の主要なパラメーターを使用して、従来の民間および産業用の通信シナリオに正確に適合しています。

- USB仕様: USB 2.0フルスピード規格と互換性があり、最大転送速度12Mbps、USB 1.1およびUSB 1.0プロトコルとの下位互換性、互換性の壁のないプラグアンドプレイです。
- シリアルポート仕様: 標準の非同期 UART インターフェイス、TTL レベルのシリアルポート通信、ボーレート範囲 300bps ～ 3Mbps をサポートし、低速デバッグと高速データ送信のすべてのシナリオをカバーします。
・動作電圧：チップ内に電圧レギュレータ回路を内蔵し、5V USBバス電源と3.3V外部電源のデュアルモードに対応。
- パッケージ仕様: SSOP-28 小型パッケージ。サイズがコンパクトで、小型モジュール、ポータブル デバイス、組み込みマザーボードの統合に適しています。
- キャッシュ構成: 内蔵の独立した USB 受信および送信 FIFO バッファ (各 128 バイト) により、データ伝送の遅延とパケット損失の問題が効果的に軽減され、高速伝送の安定性が向上します。
- 動作温度: 産業グレードの温度範囲 -40℃~85℃、過酷な産業環境や屋外機器の作業シナリオに適応します。

II.FT232ハードウェア統合機能と設計上の利点
FT232 の最大の核となる利点は、高度に統合された設計にあり、これにより USB-シリアル ポートのハードウェア周辺回路が完全に簡素化され、研究開発コストと量産コストが削減されます。通常の USB-to-シリアル チップと比較して、このチップには多くのコア コンポーネントが統合されており、追加の外部構成は必要ありません。

このチップには、USB 終端抵抗、クロック発振回路、EEPROM 構成メモリ、および 3.3V LDO 電圧レギュレータ モジュールが統合されています。外部水晶発振器、電圧レギュレータチップ、マッチング抵抗は必要ありません。完全なハードウェア回路構築を完了するには、少量のフィルタ コンデンサのみが必要です。一方、チップにはFTDI独自のChip-IDセキュリティ暗号化機能が搭載されており、デバイスのID認証とファームウェアの暗号化に使用して、デバイスの偽造を防止し、商用デバイスの著作権保護要件に適応できます。

レベル互換性に関しては、FT232適応レベルマッチングをサポートしており、UART インターフェイスは、追加のレベル変換回路を必要とせずに、5V マイクロコントローラー (STM8、51 マイクロコントローラー) および 3.3V 組み込みチップ (STM32、ESP シリーズ) に直接接続できるため、汎用性が高くなります。さらに、このチップは自動フロー制御と手動フロー制御をサポートしています。 CTS および RTS のハードウェア フロー制御はハードウェア ピンを介して設定でき、XON/XOFF ソフトウェア フロー制御はソフトウェアを介して実現でき、高速データ伝送中のデータのオーバーフローや乱れを効果的に回避できます。

Ⅲ．中核となる動作原理FT232
FT232 はハードウェア プロトコル変換アーキテクチャを採用しており、主制御デバイスの CPU リソースを占有することなく、USB プロトコルと UART シリアル ポート プロトコル間の双方向解析変換を完全に独立して完了します。これが、その安定性がソフトウェア アナログ USB シリアル ポート ソリューションよりも優れている主な理由です。
データ アップリンク (デバイス → コンピュータ) プロセス: 外部シリアル デバイスによって送信された TTL/UART シリアル データはチップの TX/RX ピンに接続され、内部プロトコル コントローラがシリアル データ形式を解析し、標準 USB 2.0 フルスピード データ パケットにパッケージ化して、USB バス経由でコンピュータ システムにアップロードします。コンピュータは、仮想シリアル ポートを介してデータを駆動し、識別します。
データダウンリンク (コンピュータ→デバイス) プロセス: コンピュータから送信された USB データ パケットは、USB インターフェイスを介してチップに送信され、内部ハードウェアが自動的にパケットを解凍し、標準の非同期 UART シリアル データ ストリームに変換し、シリアル ポート ピンを介して下位のコンピュータ デバイスに出力します。
内蔵のFIFOバッファが送受信データをキャッシュし、高速USB送信と低速シリアル送受信のレート差をバランスさせ、バースト的なデータ送信によるボーレートの不一致、パケットロス、文字化けの問題を完全に解決し、正確で安定した通信タイミングを確保します。

IV.FT232拡張機能動作モード
基本的な USB から UART へのシリアル通信機能に加え、FT232 はさまざまな開発ニーズを満たす 2 つの独自の拡張動作モードも備えています。
1. 非同期シリアルポートモード（デフォルトモード）
標準 UART 通信モードは全二重非同期シリアル通信をサポートし、ほとんどのシリアル ポート デバッグおよびデバイス通信シナリオに適しており、パリティ、ストップ ビット、およびデータ ビットのカスタム構成をサポートし、すべての標準シリアル ポート プロトコルと互換性があります。

2. Bit-Bangビット動作モード
このチップは、非同期および同期 Bit-Bang の一般的な I/O ポート アナログ モードをサポートしています。 UART 通信ピンは、通常のプログラム可能な GPIO ピンとして構成できます。ユーザーはコンピュータソフトウェアを通じてピンのハイレベルとローレベルを直接制御することができ、簡単なI/O制御、パルス出力、スイッチング量の取得などの機能を実現します。追加のマイクロコントローラーの支援を必要とせず、単純な I/O 制御モジュールを置き換えることができるため、チップのアプリケーション シナリオが拡張されます。

V.FT232ソフトウェアドライバーと互換性
FT232 はクロスプラットフォーム互換性があります。 FTDI は、Windows シリーズ全体、Linux、macOS、Android、およびその他の主流のオペレーティング システムをサポートする、システム全体に適応可能なドライバーを正式に提供します。デバイスが接続されると、システムはそれを自動的に識別して標準の COM シリアル ポートに仮想化し、複雑な構成を必要とせず、プラグ アンド プレイになります。

FTDIオリジナルドライバーは、国産の汎用USB-シリアルチップと比べて安定性が高く、ブルースクリーン、接続切断、シリアルポート喪失などの問題を解消します。長期間異常なく連続稼働できるため、産業用機器や長期使用の組込みシステム、精密デバッグ装置などに最適です。一方、このチップはシリアル ポート パラメータのリアルタイム構成をサポートしており、ボー レート、チェック ビット、データ ビットなどのパラメータの変更は、デバイスを再起動することなく即座に有効になります。

VI.典型的なアプリケーションシナリオFT232
安定したパフォーマンス、ミニマルなデザイン、幅広い互換性を備えた、FT232民間、産業、研究開発などのさまざまなシナリオで広く使用されています。その中心的な応用分野は次のとおりです。

- 組み込みデバイスのデバッグ: マイクロコントローラー、ARM、FPGA 開発ボードのシリアル ポート印刷デバッグ、プログラムのダウンロード、ログ出力
- 従来のシリアル ポート機器のアップグレード: 古い RS232 および TTL シリアル ポート機器、センサー、産業用制御機器の USB インターフェースを変更して、最新のシリアル ポートのないコンピュータ機器に適応させます。
- インテリジェントなハードウェア通信: Bluetooth モジュール、WiFi モジュール、GPS モジュール、シリアル ポート センサー データとコンピュータの相互作用
- 産業用制御シナリオ: 小型産業用制御モジュール、シリアル リレー、産業用取得機器の USB 通信転送。
- 教育とメーカー開発: Arduino や STM32 などのオープンソース ハードウェアのデバッグおよびダウンロード ツール。大学向けの組み込み教育およびトレーニング機器。
- 暗号化デバイスの開発: Chip-ID 暗号化機能に依存し、商用デバイスの偽造防止、ファームウェアの認証、および一意のデバイスの識別に使用されます。

7. 主な利点FT232製品
1. ハードウェアレベルのプロトコル変換、安定したパフォーマンス: 純粋なハードウェア USB-UART プロトコル解析により、CPU リソースを消費せず、正確なタイミングを実現し、ソフトウェア シミュレーション ソリューションの遅延やパケット損失の問題を排除します。
2. 超高集積、最小限の設計: 水晶発振器、EEPROM、電圧レギュレータ回路、マッチング抵抗を内蔵し、周辺部品が非常に少ないため、PCB 設計が大幅に簡素化され、故障率が減少します。
3. フルシナリオの互換性と適応: 3.3V/5V レベル、広いボーレート範囲、およびフルシステムドライバー適応をサポートし、最大限の多用途性を保証します。
4. 産業グレードの信頼性: 幅広い温度での動作、長期安定した動作、強力な干渉防止機能、民生用と産業用の両方の用途に対応します。
5. 高い拡張性: 標準シリアル通信とビットバン IO モードをサポートし、通信と簡単な制御の両方のニーズを考慮します。

Ⅷ.まとめ
古典的な 12Mbps フルスピード USB 2.0 から UART へのコンバータとして、FTDI はFT232は、成熟したハードウェア アーキテクチャ、最小限の周辺設計、究極の安定性、豊富な拡張機能により、USB - シリアル ポート分野のベンチマーク製品となっています。組み込みの研究開発とデバッグ、従来の機器のアップグレード、産業用通信ドッキング、メーカー開発、商用ハードウェア設計のいずれの場合でも、FT232 は信頼性の高いシリアル通信ソリューションを提供できます。これは、市場でコスト効率と安定性のバランスが最も優れている USB-UART 変換チップの 1 つであり、古いシリアル ソリューションの置き換えやデバイスの USB へのアップグレードに業界で推奨されているデバイスでもあります。