深入解析UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模块：USB接口转换的理想之选
深入解析UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模块：USB接口转换的理想之选
在电子设计领域，接口转换模块是实现不同设备间通信的关键组件。今天，我们就来详细探讨Future Technology Devices International Ltd推出的UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB这三款USB接口转换模块。
文件下载：UMFT201XB-01.pdf
1. 模块概述
UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模块分别采用了FTDI的FT201XQ、FT220XQ和FT230XQ芯片，能将USB接口转换为串行或并行接口。具体来说：
- UMFT201XB：实现USB到I2C接口的桥接。
- UMFT220XB：可将USB转换为用户选择的并行位接口，如FTDI的FT1248/SPI（仅使用4条I/O线中的2条）。
- UMFT230XB：完成USB到UART接口的桥接。
1.1 模块特性
这些模块具有以下显著特点：
- 低外形设计：采用了低轮廓的设计，将USB2.0全速信号转换为串行接口，并通过2.54mm（0.1”）间距的10针母插座输出串行信号。
- 直接插入式设计：模块无需USB连接器，可直接插入USB主机连接器，通过PCB上的焊盘与USB连接器的电气触点实现电气连接。
- 电压兼容性：所有串行接口工作在+3.3V电压水平，但所有I/O引脚都能承受5V电压。
2. 驱动支持
这些模块提供了免费的VIRTUAL COM PORT（VCP）驱动和D2XX Direct Drivers（USB驱动 + DLL软件接口），支持多种操作系统，包括Windows 10（32位和64位）、Windows 8/8.1（32位和64位）、Windows 7（32位和64位）、Windows Vista、Windows XP（32位和64位）、Windows XP Embedded、Windows CE.NET 4.2 - 5.2、6.0/7.0、2013、MAC OS - X、Linux 3.2及更高版本、Android等。这些驱动可从www.ftdichip.com免费下载，同时还有适用于其他操作系统的第三方驱动，具体信息可访问该网站查询。
3. 订购信息
| 这三款模块各有三种不同的选项，分别是标准选项（-01）、无连接器选项（-NC）和线端选项（-WE），具体信息如下表所示： | 模块 | 接口 | 特性 |
|---|---|---|---|
| UMFT201XB - 01 | I2C | USB到I2C，带有四条控制总线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。标准选项，CN2配备连接器。 | |
| UMFT201XB - NC | I2C | USB到I2C，带有四条控制总线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。无连接器选项，CN2不配备连接器。 | |
| UMFT201XB - WE | I2C | USB到I2C，带有四条控制总线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。线端选项，CN2配备6”飞线。 | |
| UMFT220XB - 01 | 4位FT1248 | USB到FT1248，使用2条FT1248 I/O线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。标准选项，CN2配备连接器。 | |
| UMFT220XB - NC | 4位FT1248 | USB到FT1248，使用2条FT1248 I/O线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。无连接器选项，CN2不配备连接器。 | |
| UMFT220XB - WE | 4位FT1248 | USB到FT1248，使用2条FT1248 I/O线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。线端选项，CN2配备6”飞线。 | |
| UMFT230XB - 01 | 基本UART | USB到UART，带有四条控制总线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。UART速率可达3Mega Baud。标准选项，CN2配备连接器。 | |
| UMFT230XB - NC | 基本UART | USB到UART，带有四条控制总线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。UART速率可达3Mega Baud。无连接器选项，CN2不配备连接器。 | |
| UMFT230XB - WE | 基本UART | USB到UART，带有四条控制总线，3.3V电源输出（电流限制为50mA）和熔断5V。UART速率可达3Mega Baud。线端选项，CN2配备6”飞线。 |
4. 信号与配置
4.1 模块引脚输出
| 不同模块的引脚输出有所不同，具体如下表所示： | 引脚 | UMFT201XB | UMFT220XB | UMFT230XB |
|---|---|---|---|---|
| 1 | SCL | IO0 | TXD | |
| 2 | VBUS | VBUS | VBUS | |
| 3 | GND | GND | GND | |
| 4 | RESET | RESET# | RESET# | |
| 5 | SDA | SCK | RXD | |
| 6 | 3V3 | 3V3 | 3V3 | |
| 7 | CB0 | SS# | RTS# | |
| 8 | CB2 | CB3 | CB0 | |
| 9 | CB1 | MISO | CTS# | |
| 10 | CB3 | IO1 | CB1 |
4.2 信号描述
| 以CN1引脚为例，其信号描述如下表所示： | 引脚编号 | 名称 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | PWR | 5V电源输入USB端口。对于低功率USB总线供电设计，USB总线上的5V电源可提供高达100mA的电流；对于高功率USB总线供电设计，USB总线可提供最大500mA的电流。 | |
| 2 | D - | 信号 | 负USB数据信号 | |
| 3 | D + | 信号 | 正USB数据信号 | |
| 4 | GND | PWR | 模块接地电源 |
4.3 - 4.5 各模块CN2信号描述
| 不同模块的CN2信号描述也各有特点，这里以UMFT201XB为例，其CN2信号描述如下： | 引脚编号 | 名称 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | SCL | 输入 | I2C时钟输入 | |
| 2 | VBUS | PWR输出 | 5V电源输出USB端口 | |
| 3 | GND | PWR | 模块接地电源 | |
| 4 | RST# | 输入 | 可由外部设备用于复位FT201X。若不需要，可留空或上拉至VCCIO | |
| 5 | SDA | I/O | I2C双向数据线 | |
| 6 | 3V3 | 输出 | 集成LDO稳压器的3.3V输出。该引脚通过10nF电容在模块PCB上接地。主要用于为USB收发器单元提供内部3.3V电源 | |
| 7 | CB0 | I/O | 可配置的CBUS I/O引脚。该引脚的功能在设备内部MTP ROM中配置。出厂默认功能为PWREN# | |
| 8 | CB2 | I/O | 可配置的CBUS I/O引脚。该引脚的功能在设备内部MTP ROM中配置。出厂默认功能为SLEEP# | |
| 9 | CB3 | I/O | 可配置的CBUS I/O引脚。该引脚的功能在设备内部MTP ROM中配置。出厂默认功能为三态 | |
| 10 | CB3 | I/O | 可配置的CBUS I/O引脚。该引脚的功能在设备内部MTP ROM中配置。出厂默认功能为三态 |
4.6 CBUS信号选项
| CBUS引脚有多种信号选项可供配置，如下表所示： | CBUS信号选项 | 可用的CBUS引脚 | 描述 |
|---|---|---|---|
| TRI - STATE | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | IO引脚为三态 | |
| DRIVE_1 | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 输出恒定的1 | |
| DRIVE_0 | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 输出恒定的0 | |
| TXDEN | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 启用RS485的发送数据（仅在UMFT230XB中） | |
| PWREN# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 设备通过USB配置后输出低电平，在USB挂起模式下输出高电平。可用于控制外部逻辑P沟道逻辑电平MOSFET开关的电源。内部驱动配置为接地的开漏输出，无上拉电阻，专为电池充电应用设计 | |
| SLEEP# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 在USB挂起模式下变为低电平。通常用于在USB到RS232转换器设计中关闭外部TTL到RS232电平转换器IC的电源 | |
| CLK24MHz | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 24 MHz时钟输出 | |
| CLK12MHz | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 12 MHz时钟输出 | |
| CLK6MHz | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 6 MHz时钟输出 | |
| GPIO | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | CBUS位操作模式选项。允许最多4个CBUS引脚用作通用I/O。在内部MTP ROM中分别为CBUS0、CBUS1、CBUS2和CBUS3进行配置。FTDI网站（www.ftdichip.com）上的单独应用笔记AN232R - 01详细描述了如何使用CBUS位操作模式 | |
| BCD_Charger | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 电池充电检测，指示设备连接到专用电池充电器主机时的状态。高电平有效输出 | |
| BCD_Charger# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | BCD Charger的反相 | |
| BitBang_WR# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 同步和异步位操作模式WR#选通输出 | |
| BitBang_RD# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 同步和异步位操作模式RD#选通输出 | |
| I2C_TXE# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 发送缓冲区为空，用于向I2C主设备指示FT201X发送缓冲区的状态 | |
| I2C_RXF# | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 接收缓冲区已满，用于向I2C主设备指示FT201X接收缓冲区的状态 | |
| VBUS_Sense | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 检测VBUS是否存在的输入 | |
| Time_Stamp | CBUS0, CBUS1, CBUS2, CBUS3 | 每次接收到USB SOF时状态改变的触发信号 |
4.7 MTP ROM配置
每个模块的IC都包含一个嵌入式MTP存储器，可用于指定CBUS引脚的功能、每个信号引脚的电流驱动、USB总线的电流限制以及设备的描述符。使用MTP ROM/EEPROM编程工具FT_PROG的详细信息可参考《FT_PROG User Guide》。编程MT存储器时需注意：MTP ROM的Max Bus Power设置应指定设备枚举时从USB主机/集线器汲取的最大电流。对于高功率USB设备，枚举时的电流限制在100mA至500mA之间；对于低功率USB设备，电流限制为100mA。
5. 模块尺寸与IC封装标记
UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模块在机械结构上完全相同，文档中使用UMFT230模块的尺寸图进行说明。IC封装标记的日期代码格式为YYXX，其中XX为两位数的周数，YY为两位数的年份，后面跟着修订字母，代码XXXXXXX为制造批次代码。
6. 线端模块的线连接
文档中分别给出了UMFT201XB - WE、UMFT220XB - WE和UMFT230XB - WE线端模块的线连接图，需注意图中所示的电缆仅为示意，实际线端产品由单独的电线组成。
7. 模块电路原理图
提供了UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模块的电路原理图，方便工程师进行设计参考。
8. 环境合规性
UMFT - XB模块仅使用无铅组件，完全符合欧盟指令2002/95/EC。
9. 内部MTP ROM默认配置
| FT - X芯片内部MTP ROM的默认配置如下表所示： | 参数 | 值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| USB供应商ID（VID） | 0403h | FTDI默认VID（十六进制） | |
| USB产品ID（PID） | 6015h | FTDI默认PID（十六进制） | |
| 启用序列号？ | 是 | ||
| 序列号 | 见备注 | 在FT201/220/230XB模块的最终测试期间生成并编程到MTP ROM中的唯一序列号 | |
| 在USB挂起时下拉I/O引脚 | 禁用 | 启用此选项将使设备在电源关闭（PWREN#为高电平）时下拉UART接口线 | |
| 制造商名称 | FTDI | ||
| 产品描述 | UMFT201XB / UMFT220XB / UMFT230XB | ||
| 最大总线功率电流 | 90mA | ||
| 电源来源 | 总线供电 | ||
| 设备类型 | FT201X / FT220X / FT230X | FT201X = 0x03，FT220X = 0x02，FT230X = 0x00 | |
| USB版本 | 0200 | 向主机返回USB 2.0设备描述。注意：该设备是USB 2.0全速设备（12Mb/s） | |
| 远程唤醒 | 启用 | 将RI#拉低将使USB主机控制器从挂起状态唤醒 | |
| 高电流I/O | 禁用 | 启用串行和CBUS I/O引脚的高驱动电平 | |
| 加载VCP驱动 | 启用 | 使设备加载VCP驱动接口 | |
| UMFT201XB - 01 CBUS0 | GPIO | ||
| UMFT201XB - 01 CBUS1 | GPIO | ||
| UMFT201XB - 01 CBUS2 | GPIO | ||
| UMFT201XB - 01 CBUS3 | GPIO | ||
| UMFT220XB - 01 CBUS3 | 三态 | ||
| UMFT230XB - 01 CBUS0 | GPIO | ||
| UMFT230XB - 01 CBUS1 | GPIO |
内部MTP ROM可通过USB使用FT_PROG实用程序进行编程，该程序可从www.ftdichip.com下载。没有自己的USB供应商ID但希望在设计中使用唯一产品ID的用户可向FTDI申请免费的唯一PID块，可联系FTDI支持（support1@ftdichip.com）获取此服务。
10. 联系信息
文档提供了FTDI的总部及各地分公司的联系信息，包括地址、电话、传真和电子邮件等，方便用户咨询相关问题。同时，用户可访问FTDI网站的销售网络页面获取当地经销商和销售代表的联系方式。
综上所述，UMFT201XB、UMFT220XB和UMFT230XB模块为电子工程师提供了灵活、可靠的USB接口转换解决方案。在实际设计中，工程师可根据具体需求选择合适的模块，并合理配置MTP ROM以满足系统要求。大家在使用这些模块的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。
发布评论请先 登录
评论