Ch340 usb driver для чего он нужен

Обновлено: 05.07.2024

В предыдущей статье я писал о микросхеме CH340G – преобразователе интерфейса USB в UART. Эта микросхема приобретает все большую популярность, успешно конкурируя с конвертером интерфейсов PL2303.

CH340 уже стала стандартным преобразователем интерфейсов для китайских клонов контроллеров Ардуино. На базе этой микросхемы был разработан модуль, аналог модуля PL2303 USB UART BOARD. Вернее несколько типов модулей. Я расскажу о самом популярном варианте конвертера CH340.

С помощью модуля CH340 легко подключить любое устройство, имеющее интерфейс UART к компьютерному порту USB. При несложной доработке (требуются только преобразователи уровней сигналов) к компьютеру могут быть подключены устройства с интерфейсами: COM, RS23, RS422, RS485, IrDA. Схемы подключения к некоторым из этих интерфейсов я привел в предыдущей публикации о микросхеме CH340G.

Самое приятное, что такой способ преобразования интерфейсов не требует изменения кода программ верхнего уровня. Даже программы, разработанные для компьютерного COM порта в те времена, когда интерфейс USB еще не существовал, работают с мостами интерфейса USB.

Конвертер эмулирует работу стандартного COM порта. На компьютер устанавливается драйвер микросхемы CH340. При каждом подключении модуля к USB порту компьютера в системе появляется виртуальный COM порт. Программа для стандартного COM порта может работать с этим портом, не подозревая, что он виртуальный. Таким образом, в системе появляется еще один COM порт, физически расположенный вне компьютера.

По моей партнерской программе модуль CH340G можно купить всего за 90 руб. Там же продается вариант модуля с дополнительными выводами по цене 120 руб. Цены указаны на момент написания статьи (январь 2017г.).

Сигналы интерфейса UART модуля.

На разъеме модуля 6 контактов, через которые подключается UART устройство.

Для подключения UART устройства к модулю необходимо:

Выбрать режим питания;

5 В – установить перемычку между 1 и 2 выводами;
3,3 В – установить перемычку между 2 и 3 выводами.

Подключить устройство к общему проводу GND и контактам обмена данными RXD и TXD.
При необходимости можно использовать сигнал 5 V (вывод 1) для питания UART устройства.

Рядом с разъемом модуля размещены светодиоды отображающие:

наличие питания модуля;
состояние сигнала TXD;
состояние сигнала RXD.

Светодиоды светятся при активном состоянии сигналов – низком уровне.

Существуют другие варианты модулей CH340 с большим числом сигналов UART.

В предыдущей публикации я привел технические характеристики и параметры микросхемы CH340G. Они распространяются и на модуль.

Принципиальная схема модуля CH340.

Самая распространенная схема выглядит так.

Микросхема CH340G включена по стандартной схеме. Питание 3,3 В формируется из сигнала 5 В интерфейса USB за счет падения напряжения на открытых диодах LL4148. Больше пояснять нечего.

Установка драйвера преобразователя интерфейсов CH340.

Под Windows 7 я устанавливаю драйвер в такой последовательности.

Открываю диспетчер задач Windows. Для этого Пуск -> Панель управления -> Диспетчер устройств.

Открываю закладку Порты (COM и LPT).

Подключаю модуль CH340 к порту USB компьютера. В диспетчере устройств появляется новое устройство USB.2-Serial с предупреждающим желтым знаком. Операционная система не смогла установить драйвер для модуля.

Запускаю файл установщика драйвера ch341ser.exe. Автоматически разархивируются файлы драйвера. Появляется окно.

Нажимаю INSTALL.

В диспетчере устройств появляется новое устройство USB-SERIAL CH340. Это и есть новый COM порт, у меня с номером 5.

При желании его номер можно изменить.

Нажать на COM порт правой кнопкой мыши, выбрать Свойства.

Дальше Параметры порта.

Теперь Дополнительно.

Осталось задать номер порта.

Теперь при каждом подключении модуля CH340 к компьютеру в системе будет появляться виртуальный COM порт.

Надо только помнить, что при подключении модуля к другому USB порту может измениться номер и виртуального COM порта.

Чипы CH340g, FTDI FT232, ATMEGA 16U2 / 8U2

Обычно с чипами USB преобразователей и поиском драйверов сталкиваются в тот момент, когда возникает проблема подключения платы к компьютеру. Скорее всего, вы тоже нашли эту статью, пытаясь заставить Arduino IDE взаимодействовать с китайской ардуинкой. Давайте разберемся, какую роль во взаимодействии с компьютером играет чип преобразователя и зачем устанавливать какие-то драйверы, чтобы все заработало.

Зачем нужен USB / UART TTL преобразователь

USB преобразователи в Ардуино

Мы должны использовать внешние чипы, потому что контроллер ATMEGA328, являющийся сердцем большинства современных плат Arduino, не содержит в своих кристаллических внутренностях встроенного преобразователя. Если вы посмотрите на плату ардуино, то увидите корпус чипа, на нем можно разобрать и его тип.

Исторически наиболее популярным вариантом чипов USB/UART конвертера была линейка микросхем от шотландского производителя FTDI. Главным ее недостатком была стоимость и весьма странная политика в области контроля контрафакта, зачастую приводящая к тому, что легальные купленные устройства блокировались драйверами компании. Сегодня существенную конкуренцию FTDI составляют микросхемы семейства CH340, массово производимые многочисленными китайскими производителями. Они гораздо дешевле и достаточно надежны и это постепенно привело к тому, что в большинстве недорогих контроллеров Arduino и адаптеров установлены именно чипы CH340 (CH340g).

Процедура установки драйвера для CH340g на самом деле очень проста и почти всегда проходит без ошибок на самых популярных операционных системах Windows7, Windows10. Именно поэтому никаких проблем с использованием недорогих ардуино плат, несущих на себе чип CH340, почти никогда не возникает.

USB драйвер для ардуино

Если мы подключаем Ардуино к компьютеру, то чип с помощью драйвера попросит систему открыть порт и начнет взаимодействие . И для чипов разных производителей потребуются разные драйвера. Проблемы возникают, когда драйвера нет. Система пытается найти его для подключенного устройства, не находит и мы никогда не увидим его в списке устройств. Для решения проблемы надо найти и скачать соответствующие драйвера, а затем установить их на компьютер. Ниже мы рассмотрим, как это делается на примере USB драйвера CH340.

Установка драйвера для CH340

Китайские микросхемы CH340 используется довольно часто благодаря своей низкой стоимости и вполне приемлемому качеству.

В серию микросхем CH340 входят CH340T (мост USB – UART), CH340R (мост USB – IrDA) и CH340G (мост USB – UART). Последняя микросхема является наиболее распространенной и удобной с точки зрения корпуса с меньшим числом выводов.

Установка драйвера CH340

Процесс установки драйвера разбивается на несколько шагов:

Загрузка драйвера.
Распаковка скачанного архива.
Найдите папку CH341ER.
Запуск исполнительного файла SETUP.EXE.
Нажать на кнопку Установить.
На этом установка драйвера на компьютер завершена.

Характеристики CH340

Микросхема обладает следующими характеристиками и возможностями:

Не нужно большое количество внешних компонентов, требуются только кварцевый резонатор и 4 конденсатора.
Создание виртуального последовательного порта.
Возможность применения всех приложений для COM-портов.
Работает с сигналами уровней 5 и 3,3В.
Выполнена в удобном корпусе SO-16 с малым количеством выводов и небольшим числом внешних компонентов.
Поддержка полной скорости спецификации USB0.
Наличие встроенного буфера типа FIFO.
Поддержка всех стандартных режимов передачи данных.
Поддержка симплексного, полудуплексного, дуплексного асинхронных режимов обмена.
Поддержка интерфейсов RS23, RS422, RS485.
Рабочие температуры лежат в диапазоне от -40С до 85 С.

Распиновка микросхемы CH340G представлена на рисунке.

На плате обозначены следующие контакты:

2 – TXD сигнал UART.

3 – RXD сигнал UART.

4 – напряжение питания.

7 – XI вход для кварцевого резонатора и конденсатора.

8 – XO выход для кварцевого резонатора и конденсатора.

12 – DCD сигнал UART.

13 – DTR сигнал UART.

14 – RTS сигнал UART.

15 – Включение инверсии входа RXD.

Микросхема эмулирует работу последовательного порта. Все приложения работают с конвертером интерфейса CH340G без изменения кода.

Чип FTDI для Arduino

Следующим поколением аппаратных мостов были микросхемы FT232B и FT245B. В них добавился новый режим работы BitBang, также появилась возможность реализации восьми независимых линий ввода-вывода. Помимо этого была изменена схемотехника кристалла.

С 2006 года начался выпуск микросхем FT232R и FT245R, в которых были интегрированы на кристалл энергонезависимая память, тактовый генератор и другие компоненты. Основными преимуществами микросхемы FT232RL являются хорошая функциональность, легкость монтажа и минимальная обвязка. Распиновка модуля представлена на рисунке ниже.

Характеристики микросхемы FT232R:

Одночиповый переходник USB-UART.
Поддержка режимов передачи 7и 8 бит данных, 1 и 2 стоповых бита.
Бесплатные драйверы VCP и D2XX.
Скорость передачи 300 бод – 3 мегабод для RS422.
Наличие встроенного идентификационного номера.
Настраиваемые выходы CBUS.
Вывод состояния приема и передачи на внешние светодиоды.
Наличие буферов FIFO для высокоскоростного приема/передачи данных.
Усовершенствованный режим bit bang.
Встроенная память EEPROM на 1024 байт.
Наличие встроенного стабилизатора напряжения на 3.3 В и для внешних сигналов от 1,8 до 5В.
Высокая нагрузочная способность.
Малое потребление энергии.
Совместима с USB 2.0 Full Speed.
Температурный диапазон от -40С до 85С.

Микросхема предоставляется с заранее запрограммированной памятью EEPROM, поэтому дополнительное программирование энергонезависимой памяти перед началом работы не требуется.

Чип ATMEGA16U2/8U2 для ардуино

Чипы ATMEGA16U2/8U2 используются в качестве моста между USB-портом и последовательным портом. Версия платы ATmega8u2 использовалась для предыдущих плат Ардуино Uno и Mega.

Технические характеристики чипа ATMEGA16U2:

Контроллер ATmega8u2 в своей прошивке уже имеет установленные USB COM драйвера, поэтому установка дополнительных не требуется.

Характеристики ATmega8u2:

Диапазон напряжений от 2,7В до 5,5В.
32 вывода.
Скорость ЦПУ 16 МГц.
Объем флеш-памяти 8Кб.
Поддержка встроенных интерфейсов I2C, SPI, UART, USART.
Размер ядра 8 бит.
Несколько режимов работы – холостой ход, энергосберегающий режим, режим ожидания, расширенный режим ожидания и выключение питания.
Возможность внешнего и внутреннего прерывания.
22 программируемых линии ввода-вывода.
512 б энергонезависимой памяти.
512 б ОЗУ.
Рабочие температуры от -40С до 85С.

Драйвер для ELM327 адаптера на чипе CH340

1. ОТКЛЮЧИТЕ адаптер от ноутбука или компьютера.
Для установки драйвера запустите файл ELM327_CH340_Driver.exe и следуйте инструкциям ниже. После завершения установки перезагрузите компьютер.

2. Для того, что бы проверить установился ли драйвер, ПОДКЛЮЧИТЕ АДАПТЕР к компьютеру и зайдите в «диспетчер устройств» Вашего компьютера (нажмите правой кнопкой на «Мой компьютер», затем «Свойства», далее «Диспетчер устройств»).

Во вкладке «Порты COM и LPT» должно появиться устройство «USB-SERIAL CH340 (COM3)», причём COM3 не обязательно, цифра может быть любая – это номер порта. Если устройство появилось, и при просмотре его свойств (для просмотра свойств нажмите на нём правой кнопкой, затем «свойства») написано: «Устройство работает нормально» значит, драйвер установлен правильно.

3. Если номер порта COM5 и больше, то лучше сменить его на номер от 1 до 4. Это связанно с тем, что некоторые программы диагностики поддерживают только первые 4 порта, и дальше они просто не видят, и не смогут подключиться. Большинство программ видят любой номер порта, но раз уж Вы всё равно зашли в «диспетчер устройств», то лучше сразу поменять. Это не сложно.

Для этого в этом же окне нажмите на вкладку «Параметры порта» и кнопку «Дополнительно»

В открывшемся окне в строчке «номер COM порта» выберите любой свободный COM порт от 1 до 4. Затем нажмите кнопку OK во всех окнах и номер порта изменится.

4. Если же Вы, вместо всего описанного выше, увидите неизвестное устройство, помеченное жёлтым восклицательным знаком под названием «USB0-Serial» - это значит драйвер не установился или установился не корректно.

В таком случае нужно повторить установку драйвера.

Если вам сложно определиться с выбором, напишите нам на электронную почту

Если вы не нашли то, что искали, воспользуйтесь поиском по магазину

Не знаете что выбрать? Посмотрите какие адаптеры подойдут для Вашего авто.

Заключение и выводы

Микросхемы-контроллеры последовательного порта служат в качестве преобразователя интерфейса USB. Наиболее популярными являются микросхемы CH340 (преобразователь USB в UART), аппаратные мосты от фирмы FTDI, к которым относятся микросхемы FT8U232, FT8U245, FT232R и FT245R (USB-UART и USB – FIFO) и ATmega8U2 и ATmega16U2.

Микросхема CH340G – преобразователь интерфейса USB в UART (мост USB-UART). Характеристики, условия эксплуатации, типовые схемы включения.

Я уже затрагивал тему преобразования компьютерного интерфейса USB в последовательный интерфейс UART – стандартный интерфейс любого современного микроконтроллера. В частности сделал обзор модуля PL2303 USB UART BOARD. Показал насколько просто с помощью этого модуля подключать к USB порту компьютера устройства с интерфейсами UART, COM, RS232.

К существующим на рынке мостам USB-UART не так давно добавилась китайская микросхема CH340G (изготовитель – компания WCH). Не просто добавилась, а претендует на то, чтобы стать самым популярным компонентом сопряжения интерфейсов USB и UART.

Низкая цена микросхемы. По моей партнерской программе на момент написания статьи (январь 2017г.) микросхему CH340G можно купить всего за 40 руб., а модуль CH340 продается по цене 90 руб.
Удобный корпус SO-16. Маленький корпус с небольшим числом выводов и минимум внешних компонентов значительно облегчают применение микросхемы. Если раньше я отдавал предпочтение модулям USB-UART, то сейчас задумываюсь об установке микросхемы CH340 непосредственно на плате устройства.
Неслучайно практичные китайцы в большинстве своих клонов плат Ардуино используют именно эту микросхему. И это еще один фактор способствующий распространению конвертера CH340. У многих на компьютере уже установлен для него драйвер.

В серию китайских микросхем CH340 входят:

Название	Корпус	Назначение	Официальная техническая документация
CH340T	SSOP-20	Мост USB - UART	CH340.pdf
CH340R	SSOP-20	Мост USB - IrDA	CH340.pdf
CH340G	SO-16	Мост USB - UART	CH340G.pdf

Техническую информацию о микросхемах CH340T и CH340R можно загрузить в формате PDF по этой ссылке CH340.pdf.

Но последний вариант из таблицы – микросхема CH340G оказался наиболее удачным благодаря корпусу с меньшим числом выводов. Именно он получил широкое распространение. Его я и буду описывать. Технические характеристики и параметры я взял из официальной документации производителя – китайской компании WCH. Информацию можно загрузить в формате PDF по этой ссылке CH340G.pdf.

На базе этой микросхемы разработан модуль - преобразователь интерфейсов. О нем я расскажу в следующей публикации.

Мост USB-UART CH340G.

Микросхема предназначена для преобразования интерфейса USB в UART. Позволяет создать на компьютере дополнительный UART порт. Подробно о технологии конвертирования интерфейсов USB и UART можно прочитать по этой ссылке.

Поддерживает полную скорость спецификации USB 2.0.
Требует минимум внешних компонентов. Только кварцевый резонатор и 4 конденсатора.
Создает виртуальный последовательный порт, который эмулирует все функции реального COM порта.
Позволяет использовать все существующие приложения для COM портов без изменения и доработок.
Аппаратная часть поддерживает последовательный дуплексный интерфейс с внутренним буфером FIFO. Скорость обмена от 50 бит в сек, до 2 Мбит в сек.
Поддерживает полный контроль сигналов управления передачей данных RTS, DTR, DCD, RI, DSR и CTS.
При использовании внешних преобразователей уровней поддерживает интерфейсы RS23, RS422, RS485.
Может работать с сигналами уровней 5 и 3,3 В.
Конструктивно микросхема выполнена в корпусе SO-16.

Назначение выводов.

Предельно-допустимые параметры.

Превышение значений этих параметров может привести к выходу из строя микросхемы.

Обозначение	Название	Минимальное значение	Максимальное значение	Единица измерения
Ta	Рабочая температура	- 40	85	°C
Ts	Температура хранения	-40	125	°C
Vcc	Напряжение питания (относительно вывода GND)	- 0,5	6,5	В
Vid	Напряжение на цифровых выводах (относительно вывода GND)	- 0,5	Vcc + 0,5	В

Параметры постоянного тока.

Динамические характеристики.

Обозначение	Название	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
Fclk	Тактовая частота	11,98	12	12,02	мГц
Tpr	Время сброса по включению питания	20	50	мс

Подключение микросхемы CH340G.

Микросхема CH340G содержит внутренние подтягивающие резисторы для шины USB и цепи подавления отраженного сигнала. Поэтому выводы UD+ и UD- должны быть подключены непосредственно к соответствующим сигналам USB (выводам разъема USB).

Микросхема имеет встроенную логику сброса по включению питания.

Для нормальной работы микросхемы необходимо сформировать на выводе XI сигнал частотой 12 мГц.

Обычно это обеспечивается подключением кварцевого резонатора частотой 12 мГц между выводами XI и XO. Также необходимо подключить нагрузочные конденсаторы между этими выводами и землей. Формирование тактового сигнала при такой схеме включения обеспечивает внутренний генератор.
Можно использовать внешнюю тактовую частоту. В этом случае тактовый сигнал необходимо подать на вывод XI, а вывод XO оставить неподключенным.

Микросхема поддерживает два напряжения питания: 5 В и 3, 3 В.

При питании 5 В необходимо подключить блокировочный конденсатор емкостью 4,7-20 нФ между землей и выводом V3.
В режиме питания 3,3 В вывод V3 должен быть соединен с выводом Vcc.

Конвертер CH340G поддерживает все сигналы управления передачей данных стандартного интерфейса RS233: CTS, DSR, RI, DCD, DTR, RTS. Программное обеспечение также поддерживает все эти сигналы.

Типовая схема использования CH340G в преобразователе интерфейсов USB – UART выглядит так.

Микросхема получает питание 5 В от интерфейса USB. При питании от напряжения 3,3 В необходимо соединить выводы Vcc и V3.

Режимы работы конвертера CH340G.

У микросхемы CH340G есть встроенный буфер типа FIFO.

CH340G поддерживает симплексный, полудуплексный и полнодуплексный асинхронные режимы обмена.

Микросхема поддерживает все стандартные режимы передачи данных:

1 стартовый бит и 5-8 битов данных;
1 или 2 стоповых битов;
бит паритета с проверкой на четность или нечетность.

Скорость обмена может быть выбрана из следующих значений:

Микросхема полностью эмулирует работу стандартного COM порта. Все приложения для реальных COM портов работают с конвертером интерфейсов CH340G без изменения кода. Подробнее о технологии виртуальных COM портов моно прочитать по этой ссылке.

С помощью CH340G можно подключать существующие периферийные устройства к компьютерам, не имеющим COM портов. Для реализации таких распространенных интерфейсов как RS232, RS422 и RS485 достаточно добавить преобразователи уровней сигналов.

Вот пример схемы для подключения устройств с интерфейсом RS232.

CH340G может быть использована для реализации USB инфракрасного адаптера (интерфейс IrDA). Типовая схема USB - IrDA адаптера выглядит так.

В следующей публикации я расскажу о модуле CH340, созданном на базе этой микросхемы.

Также приведу последовательность операций для установки драйвера моста USB-UART на персональном компьютере.

Arduino USB UART чипы и драйвера CH340, CH340G, FTDI

Чипы FTDI, CH340, ATMEGA16U2 с драйверами позволяют плате Arduino и USB адаптерам подключаться к компьютеру и взаимодействовать с внешним окружением через Serial UART. С их помощью Ардуино может скачивать прошивку, загружать и отправлять данные, не заботясь о низкоуровневой поддержке последовательного соединения. В платах разных производителей могут использоваться различные чипы и драйвера.

В этой статье мы рассмотрим наиболее популярные микросхемы и узнаем, как скачать и установить соответствующие драйвера для нормальной работы Arduino Uno, Nano, Mega и другими платами.

Читайте также: