『USB转TTL-CH340』模块《学习手册》

兲行健 2017-09-01

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1、模块介绍

1.1模块特点

CH340C USB转TTL模块以CH340C芯片为核心，内部自带晶振，最高波特率可达2Mbps，软件兼容CH341驱动，过流保护，引出相应的通讯接口与电源接口，通讯接口带有指示灯指示工作状态，通讯稳定，体积小。

全速USB驱动，兼容USB2.0
硬件全双工串口，内置收发缓冲区
支持波特率50bps~2Mbps
输出TTL电平3.3V，兼容5V的IO电平

1.2模块接口引脚

Symbol （符号）	Type （类型）	Description （描述）
TXD	输出	串行数据输出口
RXD	输入	串行数据输入口
GND	电源	接地引脚
3V3	电源	3.3V电源输出引脚（最高250mA）
5V	电源	5V电源输出引脚（最高500mA）
DTS	输出	MODEM联络输出信号，请求发送
DTR	输出	MODEM联络输出信号，数据终端就绪

注：

输入输出接口引脚均带有LED指示灯

电源接口引脚中，5V的接口引脚带有LED指示灯

1.3模块丝印

模块上的每一个器件都有一个相对应的丝印在上面，可以通过BOM表中的器件编号在板子找到器件的位置。

模块正面丝印图

模块背面丝印图

模块中LED丝印说明：

LED1（红色）：5V电源指示灯，通电时亮
LED2（蓝色）：TXD信号指示灯，数据发送时亮
LED3（绿色）：RXD信号指示灯，数据接收时亮
LED4（黄色）：RTS信号指示灯，根据上位机决定
LED5（绿色）：DTR信号指示灯，根据上位机决定

2、模块用途

电脑USB端是USB电平，单片机的信号是TTL电平，两者的电平不同是无法进行通讯的，需要通过转换才能实现相互通讯。CH340C USB 转TTL模块就是实现USB电平与TTL电平相互转换的模块。

USB：采用VCC、GND、D 、D-传输，电脑上的插口就是USB接口。
TTL：一般指单片机的逻辑电平，不同单片的供电的系统TTL的电平不一样，3.3V单片的TTL电平就是：高电平3.3V（逻辑1），低电平0V（逻辑0）。

2.1单片机与上位机的通讯

在调试单片机程序的时候，想了解程序的执行情况或相关信息，一般简单的做法就是用串口把信息发送给电脑，电脑接收到再通过上位机（串口调试助手）显示出来。但是单片机串口发送的信号是TTL电平，电脑能接收到的信号是USB电平，两者无法直接通讯。USB转TTL模块可以把串口发送的TTL信号转换成USB信号再发送给电脑，电脑就可以接收到单片机发送过来的信号并在上位机（串口调试助手）上显示出来。

2.2单片机的ISP串口程序下载

大部分单片机都可以使用串口的方式通过相应的上位机软件来下载程序，但是电脑的USB出来的信号是USB信号，单片机是无法识别USB信号的，需要通过USB转TTL模块把USB信号转换成TTL信号才能将程序下载到单片机中。

2.3 MODEMD的固件升级

有些MODEM可以使用串口升级固件，在模块中也引出了RTS，DTR两个MODEM信号输出接口，并带有相应的指示灯指示状态。

3、硬件设计

硬件电路设计主要介绍以CH340C芯片为核心，设计出一个USB转TTL的模块（也就是该模块）。主要包括电源的设计、功能的设计等，其中选用的器件规格型号可以参考产品手册的BOM表。

3.1模块原理图

3.2CH340C芯片引脚功能表

引脚序号	引脚名称	类型	引脚说明
1	GND	电源	公共接地端，直接连到USB总线的地线
2	TXD	输出	串行数据输出
3	RXD	输入	串行数据输入
4	V3	电源	在3.3V电源电源电压时连接VCC输入外部电源在5V电源电压时外接容量为0.1uF退藕电容
5	D	USB信号	直接连接到USB总线的D 数据线
6	D-	USB信号	直接连接到USB总线的D-数据线
7	XI	输入	CH340C内部自带晶振，必须悬空
8	XO	输出	CH340C内部自带晶振，必须悬空
9	CTS#	输入	MODEM联络输入信号，清除发送，低（高）有效
10	DSR#	输入	MODEM联络输入信号，数据装置就绪，低（高）有效
11	RI#	输入	MODEM联络输入信号，振铃提示，低（高）有效
12	DCD#	输入	MODEM联络输入信号，载波检测，低（高）有效
13	DTR#	输出	MODEM联络输入信号，数据终端就绪，低（高）有效
14	RTS#	输出	MODEM联络输入信号，请求发送，低（高）有效
15	R232	输入	辅助RS232使能，高有效，内置下拉
16	VCC	电源	正电源输入端，需外接0.1uF电源退藕电容

3.3模块的电源设计

在CH340C的引脚功能表中红色部分是电源相关的引脚。对于不同电压供电系统的TTL电平是不一样的，大部分的系统是5V或3.3V供电。一般5V的系统是兼容3.3V的TTL电平的，但是3.3V系统是不兼容5V的。为了是能兼容3.3V与5V的系统，模块的电源使用3.3V电源供电。

模块的电源与信号是通过USB-A型公口输入：

电脑的USB接口电源输出时5V，最大电流是500mA，在电路中为了防止意外的误操作，在5V的电源端加了一个0.5A,6V的保险丝F1，当电压超过6V或电流超过0.5A保险丝就会断开对电路进行保护。

USB输出的电压是5V，而CH340C的芯片采用3.3V供电，为了使模块的供电为3.3V，在电路中加入了一个LDO（低压差线性稳压器）U2，它可以把5V稳压成3.3V，然后对CH340C进行供电（根据手册要求V3引脚也要接3.3V的电源）。每一个电源的输入端都会加上一个0.1uF的滤波电容。

在模块引出的接口中：

5V：USB的电源输出，电压为5V，电流最大可达500mA
3V3：5V经过LDO稳压后得到的3.3V电压，电流最大可达25mA
GND：USB的GND

3.4模块的USB转TTL电路设计

在CH340C的引脚功能表中蓝色部分是信号相关的引脚，黑色部分的与设计无关的引脚，全部悬空。CH340C芯片的D-，D 与USB的D-，D 连接到一起作为USB电平的信号连接，同时引出TTL电平信号的接口TXD与RXD，还有两个MODEM输出信号接口RTS与DTR。

3.5模块的指示灯电路设计

为了检测模块是否通电正常，在5V的输入端设计了一个指示灯LED1（红色），该等亮表示模块已经上电。通讯时需要了解数据的收发情况，在TXD，RXD数据接口中分别接入了LED2（蓝色），LED3（绿色）指示灯。当模块到数据时，RXD的指示灯就会亮；模块发送数据时TXD的指示灯就会亮。另外引出的RTS与DTR信号接口也设计了LED4（黄色），LED5（绿色）指示灯。

因为TXD，RXD，RTS，DTR接口都是从CH340C芯片管脚印出来的，CH340C是3.3V供电，所以设计对应的指示灯的电源应该选择3.3V。TXD与RXD在CH340C中空闲时（没有发生数据传输）是高电平的，对应的指示灯状态时灭的，只有发生数据传输时指示灯才会亮。RTS与DTR接口时CH340C的MODEM输出信号接口，对应的指示灯在用不同的上位机软件它们的亮灭是不确定的。