Переходник USB to TTL позволит подключать различные устройства (спутниковые тюнеры, GPS навигаторы, Arduino платы, автосервисное оборудование и пр.) к компьютеру или ноутбуку, для их настройки или программирования. Данный модуль оказался неоднозначным, в зависимости от ревизии чипа, он может быть рассчитан на разное напряжение логических уровней и в данной статье я подробно расскажу про это.

Купить подобный переходник можно на Aliexpress.  Изначально переходник был помещён в какую-то термоустойчивую изоляцию, но как оказалось USB разъём не до конца был припаян, поэтому пришлось снять изоляцию и допаять разъём. Во всём остальном нет никаких нареканий.

Устройство построено на чипе PL-2303HX.

Для питания различных программируемых устройств выведены контакты 5В и 3,3В. Китайцы вывели контакт на напряжение 3,3В для питания различных устройств, но это напряжение присутствует на одной из ножек микросхемы для других целей. Так же на плате имеются три светодиодных индикатора: индикатор питания (P) и два для визуальной индикации передачи данных (T) и (R).

Статью пришлось расширить, а сам переходник более детально изучить, поскольку выяснилось, что в зависимости от ревизии чипа, у переходника может быть напряжение логических уровней либо 5В, либо 3,3В.

В рассматриваемом устройстве применяется чип PL-2303 в корпусе SSOP28.

Из даташита на PL-2303, за август 2002 года, имеются следующие выводы, которым уделим внимание:
4 (VDD_232) - напряжение питания, которым устанавливается напряжение выходного сигнала на пинах с 1 по 3. Этот контакт предназначен для работы с напряжением 5В, 3,3В или 3В. Входные сигналы RS-232 толерантны к 5 - 3В.

17 (VDD_3V3) -  выход встроенного стабилизатора напряжения 3,3В. Ток на этом выводе не превышает 20 mA, поэтому, хоть китайцы и вывели его на переходнике отдельным контактом, но многого от него не запитать. Это напряжение необходимо для подтягивания одной из дифференциальных линий связи USB, при установлении скорости передачи данных по USB-интерфейсу. Если этот выход подключить через ограничивающий резистор к положительному сигналу шины данных USB – скорость передачи данных будет максимально-возможной (12 Мбод). Если  выход  подключить к отрицательному сигналу шины данных, то данные можно будет передавать по USB на скорости 1,5 Мбод. Это может быть полезно для совместимости с низкоскоростной периферией.
Если этот выход подключить к контакту 4 (VDD_232), то напряжение выходного сигнала на пинах с 1 по 3 будет 3,3В. Если же к контакту 4 (VDD_232) подать напряжение 5В от USB порта, то напряжение выходного сигнала на пинах с 1 по 3 будет так же 5В.
Таким образом устанавливается напряжение логического уровня выходного сигнала.

20 (VDD) - питание чипа 5В. Это напряжение берётся с USB порта.

Но это был чип PL-2303, а за ним появились чипы с различными буквами в маркировке. В даташите на PL-2303HX (ревизия A) за октябрь 2011 года сказано, что релиз чипа состоялся в феврале 2004 года и в нём имеются кое-какие изменения.

В новой версии чипа вместо контактов 8, 19 и 24 присутствуют пустышки.
Контакт 4 именуется VDD_325 и отсутствует возможность подключения к нему 5В. К нему можно подавать 3,3 или 2,5В. Какое напряжение подать, такое и будет на контактах сигналов последовательного порта. К 5В остаются толерантны контакты 2, 3, 5. К VDD_325 подаётся напряжение 3,3В с контакта 4, который теперь подписан как VO_33, но выполняет те же функции.

Согласно даташиту на PL-2303HX (ревизия D) за март 2012, релиз этого чипа состоялся в ноябре 2005.
19 (RESET_N) контакт стал выполнять функцию внешнего сброса системы (активный низкий уровень), толерантный к 5В.
В чип интегрирован тактовый генератор 96 МГц, поэтому внешний кристалл не требуется. Остался без функции контакт 27 и 28.
Диапазон напряжений на контакте VDD_325 может составлять от 1,8 В до 3,3 В. Входные сигналы RS-232 остаются толерантны к 5В.

Схема, срисованная с моего переходника.
5В с USB порта через резистор, выполняющий роль предохранителя, подаётся на контакт 20 и так же это напряжение выведено для питания различных устройств.
Контакт 17 через резистор 1,5к подтянут к положительному сигналу USB шины, что даёт возможность работать на максимально возможной скорости. Так же напряжение 3,3В с этого контакта, подключено к контакту 4, тем самым устанавливает напряжение логических уровней последовательного порта на уровне 3,3В.
Напряжение 3,3В так же выведено для питания различных устройств, но его максимальный ток в 15 мА не позволяет питать серьёзных потребителей. Для примера, плата Ардуино Nano в активном режиме потребляет около 20 мА, а ESP8266 - 70 мА только в режиме ожидания.

Таким образом, если применяется чип PL-2303HX (ревизия A, D), то напряжение логических уровней не может быть выше 3,3В.

Установка драйвера на различных операционных системах

Чип PL2303 имеет много версий. Драйвер для устройств с чипом версии PL2303HXA / XA / HXD / EA / RA / SA / TA / TB поддерживает следующие версии операционных систем семейства Windows (32 и 64-бит):

- Windows 2000 SP4
- Windows XP SP2 and SP3
- Windows Server 2003
- Windows Vista
- Windows Server 2008         
- Windows 7
- Windows Server 2008R2
- Windows 8
- Windows Server 2012
- Windows 8.1
- Windows Server 2012R2
- Windows 10



Установка драйвера на Windows XP SP3 и Windows 7.

При подключении устройства к компьютеру, в диспетчере устройств отображалось неизвестное устройство «USB-Serial Conroller».

Установка на Windows XP SP3 32-bit не вызвала никаких проблем, драйвер установился стандартным способом. После установки в диспетчере устройств определяется устройство «Prolific USB-to-Serial Comm Port». Возле названия устройства будет отображаться номер виртуального COM порта, в моём случае это порт COM18.

Установка на Windows 7 32-bit так же не вызвала проблем, в примере устройство установилось на порт COM3.

Внимание! Windows 8 / 8.1 / Server2012 / Server2012R2 и Windows 10 не поддерживаются в версиях чипа  PL-2303H / PL2303HX (Rev A) или HXA / PL2303X или XA.

Для точного определения версии чипа необходимо воспользоваться программой «CheckChipVersion_v1006».

Эти действия рекомендуется проводить на Windows 7.

Запустив программу и выбрав COM-порт, на который установился драйвер, нажимаем кнопку «Check». COM-порт нужно выбрать тот, который у вас в диспетчере устройств. На Windows 7 у меня COM3.

На Windows XP SP3 у меня так же определялась версия чипа, хотя пришлось поменять номер COM-порта на свободный от 1 до 15, поскольку «CheckChipVersion_v1006» работаем с номерами портов до COM15.

Как видно из примера, у меня как раз устройство оказалось на чипе PL2303 XA / HXA, версия которого не поддерживается в Windows 8 / 8.1 / Server2012 / Server2012R2 и Windows 10.
Для установки драйвера на эти операционные системы, необходимо использовать другой драйвер.

Установка драйвера PL2303 на Windows 8 , 8.1 , Windows 10 64-bit.

У многих возникают проблемы с установкой драйвера PL2303 на данные версии операционных систем.

Если драйвер не подходит, в диспетчере устройств напротив найденного оборудования будет в треугольнике знак восклицания.

В статусе устройства будет «This device cannot start. (Code 10)».

Для того что бы всё работало, нужно установить правильный драйвер.



Процесс установки:

1. Извлечь с USB сам переходник.

2. Запустить установку драйвера, в процессе установки появится сообщение об извлечении устройства, если до этих пор оно не было ещё извлечено. Нажимаем «Continue».
3. Перезагрузить компьютер.

При подключении к USB, переходник корректно отобразится в диспетчере устройств. В примере проводил установку на  Windows 10 Pro 64-bit.

Как проверить работу виртуального Com-порта.

Драйвера установлены, но нужно как то проверить работу виртуального Com-порта. Для этого можно соединить заглушкой выводы Tx и Rx, и через программу Terminal v1.9b отправить произвольные данные. Если программа получит отправленные данные в полном объёме, тест можно считать пройденный.

В разделе "COM Port" выбираем порт, на котором висит ваш переходник (свой номер порта смотрим в Диспетчере устройств), у меня это COM29. Нажимаем на кнопку "Connect" (при подключении она превратится в Disconnect). В нижнем поле пишем произвольные данные и нажимаем кнопку "Send", при исправном переходнике в центральной части программы отображаются принятые данные в полном объёме.

Практический пример по использованию данного переходника, при прошивке китайского аналога Arduino Pro mini.