摘要：cp2101及其升级产品cp2102最美国silicon公司生产的高集成度usb-uart桥接电路。它们能够用最简单的外部电路、最少的外部器件及最小的电路板面积简便实现usb2.0到uart的转换。文中介绍该电路的主要特性和实际应用方法。

    关键词：cp2101 uart usb

    引言

    cp2101及其升级产品cp2102是美国silicon公司推出的usb-uart桥接电路。该电路的集成度高，内置usb2.0全速功能控制器、usb收发器、晶体振荡器、eeprom及异步串行数据总线（uart），支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的usb器件。功能强大，采用mlp-28封装，尺寸仅为5mm×5mm，占用空间非常小。

    与其他usb-uart转接电路的工作原理类似，cp2101通过驱动程序将pc的usb口虚拟成com口以达到扩展的目的。虚拟com口（vcp）的器件驱动程序允许一个基于cp2101的器件以pc应用软件的形式作为一个增加的com口独立于任何现有的硬件。com口使用运行在pc上的应用软件以访问一个标准硬件com口的方式访问基于cp2101的器件，pc与cp2101间的数据传输是通过usb完成的，因此，无需修改现有的软件和硬件就可以通过usb向基于cp2101的器件传输数据。

    1 cp2101的特性

    cp2101的体积虽小但功能非常强大，其主要特性如下：

    ·内含usb收发器，无需外接电路器；

    ·内含时钟电路，无需外接振荡器；

    ·其内部512字节的eeprom可用于存储产品生产商的id、产品的id序列号、电源参数、器件版本号和产品说明；

    ·内含上电复位电路；

    ·片内电压调节可输出3.3v电压；

    ·符合usb2.0规范的要求（12mb/s）；

    ·suspend引脚支持usb状态挂起；

    ·异步串行数据总线（uart）兼容所有握手和调制解调器接口信号；

    支持的数据格式为数据位8、停止位1、2和校验位（包括奇校验、偶校验和无校验）；

    ·波特率范围为300b/s～921.6kb/s；

    ·内含512字节接收缓冲器和512字节发送缓冲器；

    ·支持硬件或x-on/x-off握手；

    ·支持事件状态。

    此外，通过厂商及销售商免费提供的、适用于windows(含windows ce)、linux、mac os-x等多个操作系统的驱动程序，可省去cp2101系列器件二次开发的投入。这样，在一般情况下，焊接完毕并安装好驱动程序即可使用。

    2 工作原理

    cp2101的内部结构及外部基本连接电路如图1所示。由图1可见，用cp2101进行串口扩展所需的外部器件非常少，仅需3只去耦电容器即可，使用起来非常方便。

    2．1 usb功能控制器和收发器

    cp2101中的usb功能控制器是一个符合usb2.0的全速电路，带有收发器和相应的片内上拉电阻器。usb功能控制器管理usb与uart间的所有数据传输，以及由usb主控制器发出的请求命令和用于控制uart功能的命令。通过usb挂起和恢复信号可支持cp2101及外部电路的电源管理。当在总线上检测到挂起信号时，cp2101将进入挂起模式。在进入挂起模式时，cp2101会发出suspend和suspend信号，同时，在cp2101复位后，cp2101也会发出该信号直到usb要求的器件配置完成。cp2101的挂起模式会在下述任何一种情况出现时被取消：

    （1）检测到继续信号或产生继续信号时；

    （2）检测到一个usb复位信号；

    （3）器件复位。

    在退出挂起模式时suspend和suspend信号被取消。

    需要注意的是suspend和suspend和cp2101复位期间会暂时处于高电平，如果要避免这种情况，可以使用一个大的下拉电阻器（10kω）来确保suspend在复位期间处于低电平。

    2．3 异步串行数据总线（uart）接口

    cp2101的uart接口包括tx发送、rx接收数据信号，以及rts、cts、dsr、dtr、dcd和ri控制信号。uart支持rts/cts、dsr/dtr和x-on/x-off握手，还可以通过编程使uart支持各种数据格式和波特率。uart的数据格式和波特率编程可在pc上进行。表1所列是cp2101串行总线的数据格式和波特率。

    表1 cp2101串行总线的数据格式