使用MAX3100 UART將USB添加到PIC微控制器

USB剛剛變得易于實(shí)現(xiàn)。本應(yīng)用筆記允許設(shè)備設(shè)計(jì)人員使用MAX3100 UART熟悉的UART幀繼續(xù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化設(shè)備設(shè)計(jì)人員使用USB的簡(jiǎn)便性。UART-to-USB轉(zhuǎn)換器IC和操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑻幚硭蠻SB復(fù)雜性。應(yīng)用筆記描述了使用MAX3100通過(guò)USB發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所需的所有軟件和硬件。

背景

UART（通用異步接收器發(fā)射器）自IBM的原始PC主板使用Intel 8250 UART以來(lái)一直是標(biāo)準(zhǔn)的串行端口成幀器。幾十年后，UART由于其可靠性和簡(jiǎn)單性而繼續(xù)被廣泛使用。

通用串行總線 （USB） 已在很大程度上取代標(biāo)準(zhǔn)串行端口作為將設(shè)備連接到 PC 的方式，因?yàn)樗?jiǎn)單、更萬(wàn)無(wú)一失且速度更快。但是，雖然USB使用戶更容易連接，但它給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了額外的挑戰(zhàn)。許多設(shè)計(jì)人員繼續(xù)使用帶有標(biāo)準(zhǔn)串行端口的UART，等待使USB更容易實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品。令人高興的是，這一天已經(jīng)到來(lái)?，F(xiàn)在可以使用MAX3100和UART-USB轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)USB接口。設(shè)計(jì)人員使用MAX3100 UART和UART-USB轉(zhuǎn)換器IC的熟悉UART框架，操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序可以處理USB的復(fù)雜性。

MAX3100是首款專門針對(duì)微控制器系統(tǒng)的UART。其SPI/QSPI??兼容接口允許MAX3100與幾乎任何微控制器配合使用。SPI/QSPI 接口非常理想，因?yàn)樗苋菀淄ㄟ^(guò)片上 SPI/QSPI 外設(shè)或僅 4 個(gè) GPIO 實(shí)現(xiàn)。MAX3100支持高達(dá)4.2MHz的SPI數(shù)據(jù)速率，UART支持高達(dá)230kBd的波特率。

本應(yīng)用筆記允許設(shè)備設(shè)計(jì)人員使用標(biāo)準(zhǔn)UART數(shù)據(jù)幀繼續(xù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化設(shè)備設(shè)計(jì)人員使用USB的便利。以下信息描述了使用MAX3100通過(guò)USB發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所需的所有軟件和硬件。

基于 UART 的 USB 設(shè)計(jì)

圖1所示的應(yīng)用電路由MAX3100 UART、FT232BM UART-USB轉(zhuǎn)換器、93C46串行EEPROM和PIC16F84微控制器組成。由于PIC16F84沒(méi)有任何內(nèi)部USB或UART外設(shè)，MAX3100是完美的外部UART外設(shè)。清單1所示的程序通過(guò)SPI將PIC16F84連接到MAX3100。

圖1.MAX3100應(yīng)用原理圖

清單1是一個(gè)示例匯編程序，通過(guò)SPI將PIC16F84連接到MAX3100。

示例匯編程序不斷傳遞消息：“The example assembly program continuously transmits the message:
"THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG".

MAX3100通過(guò)SPI接收數(shù)據(jù)，并以232kBd的頻率將標(biāo)準(zhǔn)UART幀的相同消息連續(xù)發(fā)送到FT230BM。FT232BM將UART幀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB兼容格式，以便PC可以使用USB虛擬COM端口輕松接收數(shù)據(jù)。

USB 虛擬 COM 端口驅(qū)動(dòng)程序必須在首次將活動(dòng) USB 串行電纜插入圖 1 中的電路時(shí)安裝在 PC 上。不應(yīng)向電路板供電，因?yàn)檎麄€(gè)電路由USB端口供電。將表 1 中列出的壓縮文件復(fù)制到硬盤。我將壓縮文件復(fù)制到 C 驅(qū)動(dòng)器上名為 C：3100appnote 的子目錄中。請(qǐng)按照下面的分步說(shuō)明成功安裝虛擬COM端口驅(qū)動(dòng)程序。

以下步驟需要此下載：

R9012134.zip

表 1.將文件 R9012134.ZIP解壓縮到硬盤驅(qū)動(dòng)器上的子目錄中

步驟1：將電路板插入活動(dòng)USB串行電纜后，您將看到以下屏幕。按下一步>按鈕。

步驟2： 當(dāng)?shù)诙€(gè)屏幕出現(xiàn)時(shí)，按 下一頁(yè) > 按鈕搜索適合您設(shè)備的最佳驅(qū)動(dòng)程序。

步驟3： 當(dāng)出現(xiàn)第三個(gè)屏幕時(shí)，通過(guò)按“瀏覽”按鈕將Windows引導(dǎo)到您解壓縮文件R9012134的位置.ZIP。例如 C：3100appnote。按下一步>按鈕開(kāi)始搜索。

步驟4：當(dāng)下一個(gè)屏幕出現(xiàn)時(shí)，按FTDIBUS后面的下一個(gè)>按鈕。已找到 INF 驅(qū)動(dòng)程序文件。

步驟5： 當(dāng)最后一個(gè)屏幕出現(xiàn)時(shí)，按“完成”按鈕完成安裝過(guò)程。

步驟 6：通過(guò)查看位于“系統(tǒng)屬性”|“ 中的”設(shè)備管理器“選項(xiàng)卡的”端口“部分，驗(yàn)證是否已正確安裝 USB 虛擬 COM 端口設(shè)備管理器 |港口。

安裝 USB 虛擬 COM 端口驅(qū)動(dòng)程序后，所有您喜歡的標(biāo)準(zhǔn)串行端口 PC 應(yīng)用程序現(xiàn)在都可以使用虛擬 COM 端口（而不是典型的硬件 COM 端口）通過(guò) USB 傳輸和接收數(shù)據(jù)。許多硬件 COM 端口限制為 115kBd，但虛擬 COM 端口模擬軟件中的硬件 COM 端口，并支持高達(dá) 921kBd 的波特率。

審核編輯：郭婷