UMFT221XA：USB 到 8 位 SPI/FT1248 开发模块详解

在电子设计领域，开发模块的性能和功能对于项目的成功至关重要。今天，我们就来深入了解一下 Future Technology Devices International 推出的 UMFT221XA 开发模块。

文件下载：UMFT221XA-01.pdf

一、模块概述

UMFT221XA 是一款 USB 到 8 位 SPI/FT1248 的 DIP 模块，其引脚间距为 0.3 英寸。它是 FTDI 的 FT221XQ 开发模块，属于 FTDI 系列 USB 到串行数据接口集成电路设备。FT221X 具备电池充电器检测功能的 USB 到 SPI/FT1248 接口，能让电池从专用充电器端口以更高电流充电，且无需枚举 FT221X。同时，它还支持异步和同步位操作接口模式，内部生成的 6MHz、12MHz 和 24MHz 时钟可通过 CBUS 引脚输出，用于驱动微处理器或外部逻辑。

该模块设计为可插入标准 0.3 英寸宽的 20 引脚 DIP 插座，所有组件包括 FT221XQ 均为无铅（符合 RoHS 标准）。

二、模块特性

2.1 FT221X 特性

UMFT221XA 配备了 FT221XQ，可利用 FT221X 的所有特性。若想了解 FT221X 的完整特性列表，可点击相关链接查看其数据手册。

2.2 模块特有特性

• 小巧的 PCB 组件模块：设计适配标准 7.62mm（0.3 英寸）宽的 20 引脚 DIP 插座，引脚间距为 2.54mm（0.1 英寸）。
• 板载 USB “mini - B” 插座：允许通过标准 A 到 mini - B 的 USB 电缆将模块连接到 PC。
• 可通过焊锡链接进行功能配置：默认的焊锡链接设置使模块无需外围电线或应用板即可工作。其他配置可实现外部电源选项和逻辑参考电平的变化。

三、驱动支持

UMFT221XA 提供免费的 VIRTUAL COM PORT (VCP) 驱动和 D2XX 直接驱动（USB 驱动 + DLL 软件接口），支持多种操作系统，包括 Windows、Mac OS - X、Linux、Android 等。这些驱动均可从 www.ftdichip.com 免费下载。此外，还有各种第三方驱动适用于其他操作系统，具体详情可访问该网站。

四、订购信息与 TID

不同的模块代码对应不同的功能和引脚长度，具体如下表所示：	模块代码	所用 IC 代码	TID	描述
UMFT201XA - 01	FT201XQ	40001460	USB 到 I²C 评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT201XA - 02	FT201XQ	40001460	USB 到 I²C 评估模块，引脚长度：4.6mm
UMFT220XA - 01	FT220XQ	40001461	USB 到 4 位 SPI/FT1248 评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT220XA - 02	FT220XQ	40001461	USB 到 4 位 SPI/FT1248 评估模块，引脚长度：4.6mm
UMFT221XA - 01	FT221XQ	400014612	USB 到 8 位 SPI/FT1248 评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT221XA - 02	FT221XQ	400014612	USB 到 8 位 SPI/FT1248 评估模块，引脚长度：4.6mm
UMFT230XA - 01	FT230XQ	40001463	USB 到基本 UART 评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT230XA - 02	FT230XQ	40001463	USB 到基本 UART 评估模块，引脚长度：4.6mm
UMFT231XA - 01	FT231XQ	40001464	USB 到全握手 UART 评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT231XA - 02	FT231XQ	40001464	USB 到全握手 UART 评估模块，引脚长度：4.6mm
UMFT240XA - 01	FT240XQ	40001466	USB 到 8 位 245 FIFO 评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT240XA - 02	FT240XQ	40001466	USB 到 8 位 245 FIFO 评估模块，引脚长度：4.6mm

TID 是 IC 的测试识别代码，这里的 TID 适用于 D 版本的硅芯片。

五、信号与配置

5.1 引脚输出

模块的引脚输出有从底部和顶部查看的不同视图，引脚并非完全贯穿 PCB。

5.2 信号描述

引脚编号	名称	类型	描述
J1 - 1, J2 - 5	GND	PWR	模块接地电源引脚
J1 - 2	3V3OUT	电源输入/输出	集成 L.D.O. 稳压器的 3.3V 输出，通过 100nF 电容接地去耦
J1 - 3	VCCIO	电源输入	UART 接口和 CBUS I/O 引脚的 +1.8V 到 +3.3V 电源
J1 - 4	IO6	I/O	FT1248 双向数据位 6
J1 - 5	IO5	I/O	FT1248 双向数据位 5
J1 - 6	IO4	I/O	FT1248 双向数据位 4
J1 - 7	IO3	I/O	FT1248 双向数据位 3
J1 - 8	IO2	I/O	FT1248 双向数据位 2
J1 - 9	IO1	I/O	FT1248 双向数据位 1
J1 - 10	IO0	I/O	FT1248 双向数据位 0
J2 - 1	SLD	GND	USB 电缆屏蔽层，通过 0 欧姆电阻接地
J2 - 2	VBUS	电源输出	USB 总线的 5V 电源输出
J2 - 3	VCC	电源输入	FT221X 的 5V 电源输入
J2 - 4	IO7	I/O	FT1248 双向数据位 7
J2 - 6	RESET#	输入	FT221X 低电平有效复位线
J2 - 7	CBUS3	I/O	可配置的 CBUS I/O 引脚
J2 - 8	MISO	输出	主入串行出，用于向 FT1248 接口主设备提供状态信息
J2 - 9	SS#	输入	FT1248 芯片选择输入，低电平有效
J2 - 10	SCLK	输入	FT1248 时钟输入

5.3 CBUS 信号选项

CBUS I/O 引脚可通过 FT_PROG 实用软件在内部 MTP ROM 中进行配置，默认配置在相关章节有描述。具体选项如下：	CBUS 信号选项	可用 CBUS 引脚	描述
Tristate	CBUS3	IO 引脚三态
DRIVE_1	CBUS3	输出恒定 1
DRIVE_0	CBUS3	输出恒定 0
PWREN#	CBUS3	设备通过 USB 配置后输出低电平，USB 挂起模式时输出高电平
SLEEP#	CBUS3	USB 挂起模式时为低电平
CLK12MHz	CBUS3	12 MHz 时钟输出
CLK6MHz	CBUS3	6 MHz 时钟输出
GPIO	CBUS3	CBUS 位操作模式选项
BCD_Charger	CBUS3	电池充电检测，连接到专用电池充电器主机时输出高电平
BCD_Charger#	CBUS3	低电平有效 BCD 充电器
BitBang_WR#	CBUS3	同步和异步位操作模式 WR# 选通输出
BitBang_RD#	CBUS3	同步和异步位操作模式 RD# 选通输出
VBUS Sense	CBUS3	检测 VBUS 是否存在的输入
Time Stamp	CBUS3	每次收到 USB SOF 时状态切换的信号
Keep_Awake#	CBUS3	低电平有效输入，防止芯片进入挂起状态

六、模块配置

6.1 焊锡链接配置选项

• JP1：默认短路时，将内部 3.3V 稳压器连接到 VCCIO，限制信号驱动为 3.3V 电平信号；打开时，可从外部电源提供 1.8V - 3.3V 电源，处理 1.8V 到 3.3V 逻辑电平信号。
• JP2：默认短路时，将 VBUS 连接到 VCC，为“总线供电”模式；打开时，断开 VBUS 与 VCC 的连接，可从外部电源供电，为“自供电”模式。

6.2 焊锡链接修改

UMFT221XA 的 PCB 顶部有两个焊锡链接，可通过去除焊锡形成开路或添加焊锡桥形成短路来调整。默认情况下，两个焊锡链接均短路，若要增强模块的灵活性，可去除两个焊锡链接，并根据电源设置要求连接引脚。

6.3 总线供电配置

模块默认配置为总线供电模式，从 USB 主机/集线器获取电源。+5V VBUS 电源来自 USB 总线，连接到 FT221X 电源输入（VCC）；+3.3V 电源来自 FT221X 的电压调节器输出，连接到 FT221X IO 端口的电源输入（VCCIO）。与自供电配置的接口方式基本相同，不同之处在于 MCU 或外部设备可从 USB 总线获取电源。

6.4 自供电配置

自供电配置从外部电源获取电源，不从 USB 主机获取电流。需防止 USB 主机或集线器断电时电流回流到 USB 数据线，UMFT221XA 通过板载分压器网络实现此功能。

6.5 USB 总线供电与电源切换配置

在 USB 挂起模式下，USB 总线供电电路需符合 USB 合规标准，消耗电流小于 2.5mA（未枚举且未挂起时小于 100mA）。可使用 PWREN# CBUS 功能在 FT221X 未枚举时切断外部电路的电源。

6.6 可变 IO 电压供应

FT221X 可处理 1.8V 到 3.3V 的 CMOS/TTL 逻辑电平信号。默认情况下，3V3OUT 和 VCCIO 通过焊锡链接 JP1 短路，若使用外部电源为 IO 端口供电，需打开此焊锡链接。

6.7 3.3V 电压供应

FT221X 可由单一 3.3V 电源供电，这是标准自供电配置中 5V 供电的替代方案。

6.8 配置 MTP ROM

FT221X 包含嵌入式 MTP ROM，可用于配置每个 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其他描述符。编程时需注意相关参数的设置。

6.9 模块尺寸

模块尺寸以毫米为单位，且使用无铅组件，完全符合欧盟指令 2002/95/EC。

6.10 IC 封装标记

日期代码格式为 YYXX，其中 xx 为两位周数，YY 为两位年份，后面跟随修订字母。XXXXXXX 为制造批次代码。

七、模块电路原理图

该模块的电路原理图展示了其内部电路结构，为工程师进行电路设计和分析提供了重要参考。

八、内部 MTP ROM 配置

上电复位或 USB 复位后，FT221X 将扫描其内部 MTP ROM 并读取存储的 USB 配置描述符。默认配置参数如下：	参数	值	注释
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）
二进制编码十进制 (BCD)	1000h	FTDI 默认 BCD（十六进制）
序列号启用？	是
序列号	见注释	模块最终测试时生成并编程到 MTP ROM 中的唯一序列号
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时下拉 I²C 接口线
制造商名称	FTDI
产品描述	UMFT201XA
最大总线电源电流	90mA
电源来源	总线供电
设备类型	FT201X
USB 版本	0200	返回 USB 2.0 设备描述给主机
远程唤醒	启用	将 RI# 置低可唤醒 USB 主机控制器
高电流 I/Os	禁用	启用 I²C 和 CBUS I/O 引脚的高驱动电平
加载 VCP 驱动	启用	使设备加载 CVP 驱动接口
CBUS3	Tristate

内部 MTP ROM 可通过 FT_PROG 实用程序通过 USB 进行编程，该程序可从 www.ftdichip.com 下载。

九、联系信息

Future Technology Devices International 在全球多个地区设有办事处，包括英国格拉斯哥总部、美国俄勒冈州提加德分公司、中国台湾台北分公司和中国上海分公司。提供销售、支持和一般咨询的联系邮箱，同时可访问其网站获取更多信息。

UMFT221XA 开发模块具有丰富的功能和灵活的配置选项，适用于多种电子设计应用。工程师在使用过程中，需根据具体需求合理配置模块，以充分发挥其性能。你在使用类似模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。