Что такое ftdi usb
Разница сканеров ELM327 USB на контроллере FTDI, Prolific и CH340 К списку статей
В доступных OBD2 адаптерах для обмена данными между компьютером и адаптером используется интерфейс COM-порта. В настоящее время в ноутбуках физически отсутствует COM порт, а взамен пришел многофункциональный USB порт. В связи с этим для соединения с компьютером в адаптерах используется преобразователь интерфейса COM-USB, в задачу которого входит преобразование физических команд COM-порта (RTS, DTR, TxD, RxD и др.) в команды USB-интерфейса. Встречное преобразование USB-COM в компьютере происходит по средством программного драйвера самого устройства. Таким образом, в результате установки драйвера устройства в системе компьютера возникает «виртуальный» COM-порт с конкретным номером. В случае необходимости данный номер можно изменить непосредственно в свойствах программного драйвера.
Преобразователи COM-USB производят разнообразные компании. Таким образом, для определенного преобразователя требуются свои собственные драйвера, которые поставляются производителем. Среди известных преобразователей можно выделить:
Таким образом, для стабильной работы адаптер ELM327 USB должен быть на чипе FTDI.
Для того чтобы определить на каком преобразователе выполнен сканер ELM327 USB необходимо:
— подключить адаптер в USB;
— открыть стандартный диспетчер устройств в windows;
— двойным нажатием на устройство заходим в свойства, переходим на вкладку «Сведения» и в выпадающей строке выбираем «ИД Оборудования»
Значения будут соответствовать:
Таким образом, адаптер ELM327 USB на преобразователе FTDI значительно дороже чем аналоги, при этом только он обеспечивает высокую скорость и качество работы. Недобросовестные продавцы предлагают адаптеры без указания производителя преобразователя и часто продают самый дешевый CH340. Уважаемые покупатели, надеемся наша статья поможет Вам сделать правильный выбор.
Купить ELM327 USB v 1.5 на преобразователе FTDI всегда можно в интернет-магазине TOPDIAG.BY
Широкий выбор оборудования для компьютерной диагностики автомобилей, ремонт автомобильных диагностических сканеров и адаптеров различной степени сложности, доставка диагностического оборудования по Минску и всей территории РБ, возможна доставка в РФ.
Офис: г. Минск, ул. Скрыганова, 6-3/47 ИП Латыпов Николай Кабилжанович УНН291078028 Свидетельство выдано Минским горисполкомом 29.12.2011 г., РБ, г. Минск, ул. Скрыганова, ЧБ-9.
Интернет-магазин зарегистрирован в ТР РБ 29.01.2013г.
Аппаратные USB-мосты FTDI
В настоящее время компания FTDI предлагает два основных типа микросхем: одноканальные аппаратные мосты USB-UART/FIFO и многоканальные универсальные USB-мосты.
Одноканальные мосты FT232B/R и FT245B/R хорошо известны многим разработчикам и широко применяются в изделиях, выпускае-мых в России. На данный момент рекомендуется в новых проектах использовать серию микросхем FT232R и FT245R. Микросхемы серии «R» имеют встроенный генератор, EEPROM и некоторые другие пассивные компоненты. Основные различия между сериями B и R приведены в таблице 1.
Таблица 1. Краткие сравнительные характеристики микросхем серий B и R
| Мосты USB-UART | Мосты USB-FIFO | |||
| Особенности | FT232B | FT232R | FT245B | FT245R |
| Режим bit-bang | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Программируемые линии ввода/вывода | — | 5 линий CBUS (по умолчанию выполняют функции TXDEN, PWREN#, TXLED#, RXLED#, TX&RXLED#, SLEEP) | — | — |
| Количество внешних компонентов | 12 | 2 | 12 | 2 |
| Наличие встроенных EEPROM и генератора | — | Есть | — | Есть |
| Корпуса | LQFP32 и QFN32 | SSOP28 и QFN32 | LQFP32 и QFN32 | SSOP28 и QFN32 |
| Температурный диапазон, °С | 0…+70 | -40…+85 | 0…+70 | -40…+85 |
Для тестирования возможностей своих микросхем FTDI выпускает широкую линейку отладочных модулей. Многие из этих изделий выполнены в формате, позволяющем использовать их как готовые мезонинные модули в составе разрабатываемого устройства. Наиболее популярными из них являются: модуль UM232R на базе микросхемы FT232R и модуль UM245R, выполненный, соответственно, на базе FT245R. Внешний вид модуля UM232R приведен на рис. 1. UM245R имеет аналогичный форм-фактор. Данные устройства удобны для макетирования. Источником питания модуля может служить шина USB или подходящий по параметрам внешний прибор. Напряжение питания портов ввода/вывода, в зависимости от схемотехнических требований, можно брать от шины USB (5 В), от внутреннего регулятора аппаратного моста (3,3 В) или от внешнего источника (2,5 или 1,8 В).
Рис. 1. Модуль UM232R
Многоканальные универсальные USB-мосты имеют два или четыре выходных порта, а их универсальность достигается за счет режима MPSSE (Multi-Protocol Synchronous Serial Engine). В режиме MPSSE эти мосты могут эмулировать работу различных последо-вательных протоколов. Компания FTDI в качестве примера предоставляет готовые библиотеки, позволяющие использовать мосты в режимах USB-SPI, USB-IIC или USB-JTAG. На данный момент такие мосты представлены тремя микросхемами: двухканальные мосты FT2232D и FT2232H, четырехканаль-ный мост FT4232H. Микросхемы FT2232H и FT4232H являются новинками 2009 года. Их основной особенностью является поддержка высокоскоростного режима передачи данных — high speed USB. Функциональное сравнение новых микросхем приведено в таблице 2, сравнительные характеристики FT2232D и FT2232H — в таблице 3.
Таблица 2. Сравнение микросхем FT2232H и FT4232H
Задействованы оба канала
Таблица 3. Основные различия микросхем FT2232D и FT2232H
| FT2232D | FT2232H | |
| USB, режим обмена | 12 ИГц FULL SPEED | 480 МГц HIGH SPEED |
| Корпус | LQFP-48 | QFN-64 и LQFP-64 |
| Основные режимы работы | UART, асинхронный параллельный, асинхронный и синхронный «bit-bang», MPSSE | UART, асинхронный и синхронный параллельный, асинхронный и синхронный «bit-bang», MPSSE |
| Максимальная скорость передачи в асинхронном режиме, Мбит/с | 8 | |
| Максимальная скорость передачи в синхронном режиме, Мбит/с | — | > 25 |
Микросхема FT2232H представляет собой 2-канальный аппаратный мост (рис. 2). Каждый канал может работать в следующих основных режимах: последовательного (UART), 8-разрядного параллельного интерфейса, или MPSSE. Параллельный интерфейс имеет несколько вариантов конфигурации, основными из которых являются синхронный или асинхронный FIFO, и bit-bang.
Рис. 2. Структурная схема моста FT2232H
В режиме MPSSE могут быть эмулированы различные последовательные интерфейсы, например, SPI, JTAG и I 2 C, или реализован интерфейс для загрузки конфигурации в ПЛИС Altera или Xilinx. Для интерфейсов SPI, JTAG и IIC компания FTDI предоставляет готовые библиотеки верхнего уровня.
Скорость обмена зависит от выбора выходного интерфейса. В режиме UART скорость каждого канала может достигать 12 Мбод. В режиме MPSSE — до 30 Мбит/с. Для синхронного параллельного интерфейса FIFO можно получить скорость более 25 Мбайт/с, в данном режиме доступен только один канал микросхемы.
При параллельном режиме работа: микросхемы FT2232H следует иметь в виду, что в асинхронном режиме микросхема может обеспечивать передачу данных по двум независимым 8-разрядным каналам. Оба канала представляются в операционной системе как два USB-устройства. Каналы не могут быть объединены для получения одного 16-разрядного.
Четырехканальный мост FT4232H, в отличие от FT2232H, менее функционален с точки зрения конфигурации выходных интерфейсов. Все каналы могут работать в режиме UART, два канала из четырех могут работать в режиме MPSSE. Каждый из каналов конфигурируется и работает независимо друг от друга. По скорости обмена микросхема идентична по характеристикам FT2232H в соответствующих режимах работы.
Для тестирования возможностей новых микросхем FTDI предлагает готовые модули FT4232H Mini Module и FT2232H Mini Module (рис. 3). Оба модуля выполнены в одинаковом форм-факторе. Два 26-выводных штыревых разъема модуля предназначены для подключения модуля к целевой плате. Стандартный 5-контактный разъем USB mini B используется для подключения к USB-порту компьютера с помощью стандартного USB-кабеля.
Рис. 3. Внешний вид отладочных модулей для микросхем FT2232H и FT4232H
При работе с модулями необходимо обратить внимание, что питание от USB-разъема выведено только на внешний разъем модуля. Для штатной работы устройства требуется корректно подать все необходимые напряжения на соответствующие выводы разъема. В случае неправильного подключения питания портов ввода/вывода модуль может работать некорректно. Это может проявиться в невозможности определения USB-хостом подключенного устройства или в его неправильном определении.
Компания FTDI предоставляет для всех своих мостов бесплатные драйверы, утилиты для настройки и примеры приложений верхнего уровня, а также подробную документацию по работе с ними. Руководствуясь примерами, приведенными в документации (например, руководство программиста по работе с драйвером Software Application Development D2XX Programmer’s Guide), достаточно просто освоить интерфейс взаимодействия программы верхнего уровня и аппаратного моста (рис. 4).
Рис. 4. Структура комбинированного драйвера
Наличие драйверов является одним из ключевых моментов при выборе USB-контроллера того или иного производителя. Компания FTDI предлагает для своих микросхем готовые драйверы двух типов — VCP (виртуальный COM-порт) и D2XX. VCP-драйвер позволяет работать с USB как с обычным COM-портом. Он поддерживает все режимы передачи COM-порта и не требует модификации программного обеспечения, кроме тех случаев, когда обращение к COM-порту осуществлялось на «низком» уровне. В последнем случае программу верхнего уровня придется модифицировать.
D2ХХ-драйвер обеспечивает прямой доступ к микросхемам FTDI посредством API-функций верхнего уровня. С его помощью осуществляется работа в режимах: MPSSE, bit-bang, синхронного FIFO, работа с EEPROM.
Оба драйвера входят в единый дистрибутив и устанавливаются одновременно. При использовании VID и PID FTDI самый простой способ установить драйвер — это использовать автоматически устанавливаемый архив CDM x.xx.xx.exe (здесь x.xx.xx обозначает номер версии драйвера). При таком варианте установки драйвер должен инсталлироваться до подключения устройства! Если предполагается работа мостов FTDI с измененными VID и PID, то для установки драйвера необходимо использовать версию дистрибутива, предоставляемую в обычном архиве. Тогда драйвер устанавливается после подключения USB-моста к компьютеру, например через «мастер» установки нового оборудования. Предварительно новые VID и PID должны быть прописаны в файлах ftdibus.inf и ftdiport.inf в разделах [FtdiHw], [FtdiHw.NTamd64] и [Strings] по аналогии с тем, как в данных разделах прописаны VID и PID производителя. Строка из раздела [FtdiHw] файла ftdiport.inf выглядит следующим образом:
%VID_0403&PID_6001.DeviceDesc% = FtdiPort232.NT, FTDIBUSC0MP0RT&VID_0403&PID_6001.
В настоящее время FTDI предлагает упростить процесс работы с INF-файлами с помощью утилиты INF File Generator (рис. 5). Данная утилита позволяет заранее, перед установкой драйвера, внести следующие изменения и настройки в inf-файл драйвера: изменение VID и PID производителя, описание устройства, задание нестандартной скорости передачи при использовании VCP-драйверов и привязки нового значения к стандартной, привязка конкретного устройства к одному USB-порту и другие функции.
Рис. 5. Окно утилиты INF File Generator
Рассмотрим работу с данной утилитой на примере изменения стандартной скорости обмена для режима виртуального COM-порта (VCP). Во вкладке Baud Rates приведены три столбца значений (рис. 6): стандартная скорость передачи (Standard Baud Rates); скорость передачи, задаваемая пользователем (Alias); скорость передачи, наиболее близкая к заданной пользователем (Closest Achievable). В первом столбце приведен стандартный набор скоростей, которые могут быть выбраны при использовании стандарт-ных настроек в Windows. Во втором столбце вводится необходимое значение скорости, которое будет назначаться порту при выборе соответствующего стандартного значения в настройках этого порта. На рис. 7 приведен пример привязки нового значения скорости к стандартному. Так, если требуется скорость, равная 126 778 бод, то это значение вводим в поле Alias, а ближайшее доступное значение, определяемое аппаратными характеристиками микросхемы, будет равно 126 984 бод. Теперь при выборе скоростив 300 бод реальная скорость передачи будет соответствовать 126 984 бод (рис. 8).
Рис. 6. Окно утилиты INF File Generator, настройка скорости передачи
Рис. 7. Назначение новой скорости
Рис. 8. Стандартное окно настроек драйвера COM-порта
Напомним, что все настройки, которые можно вносить с помощью утилиты INF File Generator, могут быть также внесены вручную в соответствующие INF-файлы драйвера. Применительно к назначению скорости передачи это означает, что придется самостоятельно рассчитывать все необходимые значения делителей и вносить их в необходимом формате в INF-файл. Предлагаемая утилита существенно упрощает проведение данных процедур. Для тех, кто в первый раз сталкивается с необходимостью внесения изменений в INF-файлы драйверов, этот метод будет наиболее удобным и простым.
Не следует забывать, что при внесении лю-бых изменений в INF-файлы автоматически теряется сертификат WHQL. Сертификация драйвера в таком случае должна осуществляться производителем конечного продукта.
Для установки режимов работы USB-мостов, изменения USB-дескрипторов и записи их во внутреннюю (FT232R/FT245R) или внешнюю EEPROM производитель предлагает использовать новую версию утилиты MProg-FTProg. В новую версию (дополнительно к возможности настройки USB-мостов) включена возможность программирования хост-контроллера Vinculum. Интерфейс программы и работа с ней просты. Встроенная подробная справка по работе с утилитой поможет уточнить назначение того или иного параметра. На рис. 9 показан внешний вид утилиты на примере работы с микросхемой FT2232H. Четыре окна программы предоставляют пользователю следующую информацию: левое окно — дерево всех настраиваемых функций, режимов работы и дескрипторов; правое верхнее — выбор необходимой функции, режима или дескриптора; правое среднее — краткую справку о выбранном для редактирования пункте; в нижнем правом окне выводится служебная информация и данные, считанные из EEPROM.
Рис. 9. Окно утилиты FT Prog
Доступ ко всей области EEPROM — служебной (куда записываются настройки и дескрипторы) и пользовательской (по умолчанию свободная область памяти) — может осуществляться из конечного приложения с помощью API-функций драйвера D2ХХ. При первом знакомстве с USB-мостами FTDI данный режим рекомендуем использовать только для работы с пользовательской областью памяти EEPROM, а настройку осуществлять с помощью стандартной утилиты FTProg. Это поможет избежать недоразумений, которые, например, для микросхем FT232R могут привести к отключению встроенного генератора. Дальнейшая работа с таким мостом будет возможна только после подключения внешнего генератора. Диагностирование причины неработоспособности в таком случае также представляется затруднительным.
Записанные в память USB-мостов дескрипторы могут быть проверены с помощью бесплатно распространяемой утилиты USBView. Данную программу можно найти и скачать с сайта FTDI. На рис. 10 показана ситуация проверки причины неправильного определения устройства. В окне утилиты USBView можно видеть, что PID подключенной микросхемы определяется неправильно. В данном случае, например, ошибку вызывает одновременное подключение двух устройств с одинаковыми VID и PID и серийным номером. При подключении нескольких устройств они должны иметь хотя бы разные серийные номера.
Рис. 10. Утилита USBView
Если значения дескрипторов отображаются в виде 0x000, причины могут быть следующие:
Рис. 11. Развязка «земель»
С помощью данной утилиты, не используя специализированное оборудование, легко обнаружить и устранить такого рода проблемы.
Заключение
Среди разработчиков существуют разные, как положительные, так и отрицательные, мнения о продукции FTDI. Бесспорным, однако, является обстоятельство, что каждый случай следует рассматривать исходя из требований конкретной задачи. Использование законченных аппаратных решений существенно ускоряет разработку и внедрение того или иного узла прибора. Аппаратные мосты FTDI являются хорошим выбором и проверенным решением для реализации интерфейса USB.
FTDI наносит ответный удар
Иногда борьба корпораций с конечными пользователями приобретает гротескную форму, что и побудило меня написать этот пост. Коротко: я перестал беспокоиться любить FTDI.
Если вы используете устройство с подключением через конвертер USB2COM на чипе FTDI под Windows — берегитесь. В рамках борьбы с пользователями за интеллектуальную собственность FTDI ломает контрафактные чипы программными средствами.
Анамнез
Долго выбирал и, наконец, купил несколько плат Arduino с лучшим конвертером USB2COM всех времен и народов FTDI FT232RL. Предполагал использовать их в учебном процессе из-за простоты и уже разведенного набора датчиков, светодиодов и динамика.
Хабражители предупреждали о подделках, но зачем отличать подделку от оригинала, если все работает. В начале октября 2014 года вышла серия обновлений Windows 7. Через какое-то время установленные драйверы стали выдавать ошибку «COM port is busy». Впоследствии не значит вследствие. Злые языки утверждают, что в драйверах был time bomb на 01.10.14. Не берусь судить, ибо именно эти платы я не перепрошивал долгое время.
Помня, что были обновления, я немедленно установил самые лучшие свежие драйверы «CDM v2.12.00 WHQL Certified». После чего ошибка сменилась на «Can’t find driver for this device».
Диагностика
Гугление выявило что с подобной проблемой столкнулось не только сообщество любителей Arduino, но и автолюбители использующие FT232 в OBD адаптерах, и многие другие, использующие этот чип в своей жизни. Обычно проблему решали заменой кабеля на чипах CH340, CP2102, PL2303 и т.п. Но я не мог заменить кабель, поскольку чип запаян на плате
У меня прописался нулевой идентификатор PID FTDIBUS\COMPORT&VID_0403&PID_0000.
Процесс выхода чипа FTDI из строя состоял из двух стадий. Сначала происходит автоматическое обновление драйверов FTDI через Windows update. Эти драйверы не изменяют PID, а просто отказываются работать с неправильным с их точки зрения устройством.
Пользователь, скачивает свежие драйвера, не читает и соглашается с лицензионным соглашением, после чего драйверы изменяют PID на 0000. Рекомендованное лечение: поставить старые драйверы 2.8.14 (или ранние), прописать правильный PID (по возможности заблокировав его на запись), в дальнейшем не обновлять драйверы FTDI.
Лечение
На основной компьютер под W7-64 старые драйверы не ставились. Утилита MProg устройство не видела. Виртуалка устройство с PID0000 тоже не видела. На древнем компе с WXP удалось поставить старые драйверы, заменив в inf файлах PID_6001 на PID_0000. Потом поставить фирменную утилиту MProg для прописывания PID (скачанную с официального сайта). Прошить чип FTDI FT232RL заново, используя прошивки с arduino.cc.
UPD 23.10.14: makaroff опубликовал комикс о лечении.
Выводы
Замечательная компания FTDI сменила тактику борьбы с поддельными чипами. Ее решение изящно, легально и позволяет контролировать рынок. Вот только устраивает ли оно конечных пользователей? Если ранее, вы просто устанавливали драйверы штатными средствами Windows, то теперь, новые драйверы поставляются в виде exe и при инсталляции вы принимаете лицензионное соглашение, в котором есть такие слова:
1.5 Use of the Software as a driver for, or installation of the Software onto, a component that is not a Genuine FTDI Component, including without limitation counterfeit components, MAY IRRETRIEVABLY DAMAGE THAT COMPONENT
В вольном переводе звучит так: использование этого программного обеспечения с поддельными компонентами может привести к повреждению этих компонентов.
Что ж, если у меня будет выбор, то я больше никогда не куплю продукт содержащий компоненты FTDI. Неважно, какие это будут компоненты — поддельные или настоящие. Жена не разрешает покупать электронный микроскоп, чтобы отличить подделку от оригинала.
Простые решения FTDI: от USB-хоста до высокоскоростных аппаратных мостов интерфейса USB-UART / FIFO
Текущая ситуация показывает, что специалисты компании верно оценили ситуацию с новым стандартом и их решение оказалось востребованным на рынке
USB-микросхем. Аппаратные мосты и драйверы для них под основные операционные
системы не требуют от разработчика специальных знаний о стандарте USB. Реализация
USB-интерфейса на базе микросхем FTDI является такой же простой задачей, как реализация интерфейса RS232 с точки зрения разработки не только «железа», но и программного обеспечения верхнего уровня.
Не останавливаясь на достигнутом, FTDI
продолжает развивать линейку своих аппаратных мостов. Новинкой прошлого года стали аппаратные мосты USB-UART и USB-FIFO
с поддержкой высокоскоростного режима обмена данными. Их серийное производство
начато в апреле 2009 года.
В настоящее время аппаратные мосты USB
FTDI получили широкое признание во всем
мире. Дело в том, что компания FTDI одной
из первых предложила полное решение —
аппаратную и программную реализации,
то есть собственно микросхему и драйверы
для основных операционных систем. По прошествии 10 лет с момента появления первых
микросхем аппаратных мостов можно утверждать, что продукция FTDI популярна
у производителей благодаря своей надежности, простоте в разработке, а также надежности и простоте в дальнейшей эксплуатации
конечными потребителями изделий, в которых используются решения FTDI. Одной из
основных сфер применения аппаратных мостов является модернизация существующих
изделий с целью замены широко распространенного интерфейса UART на USB. В общем
случае такая модернизация представляет собой замену микросхемы драйвера физического уровня интерфейса RS232/422/485 на аппаратный мост USB-UART FT232R. К этой же
сфере можно отнести и производство готовых преобразователей USB-RS232/RS422/485.
Такие конвертеры поставляет как сама компания FTDI (рис. 1), так и другие производители. Например, немецкая компания Vision
Systems на базе микросхем FT232B серийно
производит готовые преобразователи в промышленном и офисном исполнениях (рис. 2).
Рис. 1. Преобразователь USB-RS232 “US232R”
Рис. 2. Внешний вид преобразователя USB-RS422/485
с оптической развязкой USB-COMI-SI-M
Сегодня компания FTDI предлагает четыре основные группы микросхем:
В основу всех решений FTDI положен следующий принцип: «Интерфейс USB — это
просто!» Производитель предлагает готовое
программно-аппаратное решение, которое
легко интегрируется в разрабатываемое или
существующее устройство.
Для аппаратных мостов разработаны драйверы для операционных систем Windows,
MAC и Linux. Драйверы дают возможность
подключать аппаратный мост к компьютеру, на котором данное соединение может
быть реализовано в виде виртуального
COM-порта (драйвер VCP) или прямого
USB-соединения (драйвер D2xx). В первом
случае работа с устройством осуществляется абсолютно идентично работе со стандартным COM-портом. Во втором случае доступ
к драйверу обеспечивается с помощью специальной библиотеки, содержащей API-
функции для управления и обмена данными. Последний вариант обеспечивает максимальную скорость обмена, на которую
рассчитан аппаратный мост. Оба драйвера
входят в один пакет, называемый CDM
(Combined Driver Model), и устанавливаются одновременно. Для ОС Windows драйверы имеют сертификат WHQL, если используются VID и PID производителя. При смене идентификаторов на пользовательские
сертификат аннулируется.
Для конфигурации режимов работы и смены идентификаторов аппаратных мостов производителем предоставляется утилита Mprog
(рис. 3). Программирование осуществляется
путем подключения микросхем по USB к компьютеру. Режим программирования доступен, в том числе, и через API-функции стандартной библиотеки драйвера D2xx, и может
быть реализован в приложении пользователя, если такой режим будет необходим. В стандартных приложениях программирование
требуется только один раз: при выборе режима работы микросхемы и задании идентификаторов USB.
Рис. 3. Утилита Mprog 3.5
В настоящее время компания FTDI серийно
выпускает аппаратные мосты USB-FIFO/UART
FT232/FT245, пришедшие на смену микросхемам FT8U232 и FT8U245. В эту группу входят два типа: серия “B” и серия “R”. FT232R
и FT245R являются последним поколением
аппаратных мостов, работающих в режиме
full-speed. Основные их отличия от микросхем FT232B и FT245B — это интегрированные на кристалл энергонезависимая память
для хранения настроек режима работы и идентификаторов USB, встроенный тактовый генератор и некоторые пассивные компоненты.
Дополнительно каждая микросхема имеет
уникальный идентификатор FTDIChipID,
«прошиваемый» при производстве на фабрике. Встроенная EEPROM с выделенной областью для записи пользовательской информации и уникальный идентификатор дают
возможность создавать на базе микросхем серии “R” аппаратные ключи для защиты от
несанкционированного доступа, для реализации которого производителем разработана специальная библиотека, которую можно
свободно скачать с веб-сайта FTDI.
Двухканальный аппаратный мост FT2232D,
пришедший на замену FT2232C, может вы
полнять функции микросхем FT232 и FT245
и дополнительно имеет программно конфигурируемый режим MPSSE (Multi-Protocol
Synchronous Serial Engine). В режиме MPSSE
микросхема может эмулировать интерфейсы SPI, IIC и JTAG или служить в качестве загрузчика конфигурации в ПЛИС Altera или
Xilinx. В качестве примера реализации загрузчика конфигурации ПЛИС компания FTDI
предлагает модуль DLP FPGA на базе FPGA
Xilinx и микросхемы FT2232D.
Хост-контроллер USB — Vinculum — представляет собой законченное аппаратно-программное решение. Данный чип может выполнять функции хост-контроллера и периферийного устройства с поддержкой режимов
full- и low-speed. Он не поддерживает спецификацию OTG, то есть не может динамически менять свою функциональную роль на шине. Функциональное назначение двух портов
USB микросхемы и поддерживаемые классы
USB-устройств задаются программой, загруженной в контроллер. Интерфейс, по которому происходит управление микросхемой
VNC1, программируемый и может быть сконфигурирован как SPI, UART или 8-разрядный
параллельный. Специалисты FTDI разработали несколько вариантов программного обеспечения для хост-контроллера VNC1, позволяющего работать с USB-устройствами разных классов. Все версии ПО находятся
в свободном доступе на веб-сайте производителя. При необходимости добавить к существующим версиям ПО Vinculum дополнительные функции программисты компании FTDI
готовы модифицировать софт. Обозначение
вариантов ПО и классы поддерживаемых ими
USB-устройств перечислены в таблице.
Таблица. Типы поддерживаемых хост-контроллером USB-устройств
| Программное обеспечение | BOMS1 | Мосты FTDI | HID | Принтер | Концентратор (HUB) | ПК (хост) | Монитор | CDC2 | ||||||||
| Номер порта | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 |
| VDAP | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | |||||
| VDIF | * | * | * | * | * | |||||||||||
| VMSC | * | * | * | * | * | * | ||||||||||
| VDPS | * | * | * | * | * | * | ||||||||||
| VCDC | * | * | * | * | * | * | * | |||||||||
| VDFC | * | * | ||||||||||||||
| Примечания. 1) BOMS — Bulk Only Mass Storage. Устройства хранения данных, поддерживающие режим обмена по USB типа bulk. 2) CDC — Communication devices class. |
В качестве примера рассмотрим две из перечисленных в таблице версий ПО:
Рис. 4. Версия ПО — VDFC
Рис. 5. Версия ПО — VDAP
При разработке изделия на базе микроконтроллера Vinculum следует обратить
внимание на то, что хост-контроллеры поставляются незапрограммированными. Первичное программирование осуществляется
только по интерфейсу UART. Если Vinculum
предполагается программировать в составе
изделия, необходимо предусмотреть доступ
к интерфейсу UART на плате. Альтернативным способом программирования является использование программатора VPROG1,
поставляемого производителем. В данном
случае хост-контроллер программируется
до установки на плату. Для перепрошивки
или обновления программного обеспечения
контроллера может использоваться USB
флэш-диск. Новая версия ПО помещается
в корневой каталог диска и автоматически
загружается в ПЗУ VNC1L при подключении диска.
В начале 2009 года компания FTDI объявила о начале производства аппаратных
мостов USB-UART/FIFO 5-го поколения.
Новые микросхемы поддерживают спецификацию USB 2.0 и рассчитаны на работу
в высокоскоростном режиме (hi-speed).
На момент выхода данной статьи микросхемы уже должны быть запущены в серийное
производство.
Новинки представлены двумя версиями — FT4232H и FT2232H. Обе микросхемы выполнены в 64-выводных корпусах типа QFN
и LQFP, рассчитаны на напряжение питания
3,3 В и рабочий температурный диапазон
от –40 до +80 °С. Конфигурация микросхем,
дескрипторы USB, VID и PID хранятся во
внешней EEPROM, в качестве которой может
быть использована микросхема AT93C46/56/66
фирмы Atmel. Если питание микросхем осуществляется от шины USB, в схеме требуется использовать регулятор напряжения на
3,3 В, например LP38693MP-3.3 производства National Semiconductor.
Рис. 6. Структурная схема моста FT2232H
Микросхема FT2232H представляет собой 2-канальный аппаратный мост (рис. 6).
Каждый канал включает буферную память
на прием и передачу по 4 кбайта и интерфейсный контроллер. Последний может работать как последовательный (UART) или
8-разрядный параллельный интерфейс,
или в режиме MPSSE. Параллельный интерфейс имеет несколько вариантов конфигурации, основными из которых можно назвать синхронный или асинхронный FIFO
и bit-bang. В режиме MPSSE могут быть
эмулированы различные последовательные
интерфейсы, например, SPI, JTAG и IIC,
или реализован интерфейс для загрузки
конфигурации в ПЛИС Altera или Xilinx.
Для интерфейсов SPI, JTAG и IIC компания
FTDI предоставляет готовые библиотеки
верхнего уровня. Данные режимы работы
требуют использования D2xx-драйвера. Использование микросхем в качестве загрузчиков для ПЛИС аналогичное, как и в слу
чае FT2232D.
Скорость обмена зависит от выбора выходного интерфейса. В режиме UART скорость
каждого канала может достигать 12 Мбод.
В режиме MPSSE — до 30 Мбит/с. Для синхронного параллельного интерфейса FIFO
можно получить скорость более 25 Мбайт/с,
в данном режиме доступен только один канал микросхемы.
Четырехканальный мост FT4232H, в отличие от FT2232H, менее функционален
с точки зрения конфигурации выходных
интерфейсов. Каждый канал может работать в режиме UART, два канала из четырех
могут работать в режиме MPSSE. Каждый
из каналов конфигурируется и работает независимо друг от друга. По скорости обмена микросхема идентична по характеристикам FT2232H в соответствующих режимах работы.
Рис. 7. Внешний вид отладочных модулей
для микросхем FT2232H и FT4232H
Для тестирования возможностей новых
микросхем FTDI предлагает готовые модули
“FT4232H Mini Module” и “FT2232H Mini
Module” (рис. 7). Оба модуля выполнены
в одинаковом форм-факторе. Два 26-выводных штыревых разъема модуля предназначены для подключения модуля к целевой плате, стандартный 5-контактный разъем USB
mini B используется для подключения к USB-порту компьютера с помощью стандартного
USB-кабеля. Модуль готов к работе сразу после установки и настройки соответствующих
драйверов. Следует обратить внимание, что
при использовании самоустанавливающейся версии драйвера модуль подключается
к компьютеру только после установки.
Компания FTDI специализируется в разработке решений для USB. Она предлагает полностью готовые решения, используя которые,
можно не задумываться о драйверах и тонкостях аппаратной и программной реализации
USB. На базе микросхем FTDI, аппаратных мостах и хост-контроллере Vinculum реализация
USB-интерфейса займет считаное время.
Для всех микросхем выпускаются недорогие
отладочные модули, с помощью которых можно быстро собрать и протестировать макет. Все
новые микросхемы, начиная с FT232/245R,
рассчитаны на работу в температурном диапазоне от –40 до +80 °С. Легкость в освоении
и разработке — ключевая особенность всей
продукции FTDI. Если необходим интерфейс
USB, микросхемы FTDI помогут реализовать
его с максимальной быстротой.