工業控制器的未來?提到總線控制器，因每個人接觸的領域不同，可能第一時間想到的總線定義都不同有的想到的是 RS485 總線，有的是 RS232 總線，有的是 CAN 總線，有的是 PCI 總線，但是有一點是共同的，總線千千萬，通信掉線時常有如何讓你的總線接口在通信時候不翻車？除了可靠的硬件電路設計，你還得需要可靠的總線控制器芯片，來看看全球頂級的産品設計公司都在選些什麼總線控制器，我來為大家科普一下關于工業控制器的未來?以下内容希望對你有幫助!

工業控制器的未來

提到總線控制器，因每個人接觸的領域不同，可能第一時間想到的總線定義都不同。有的想到的是 RS485 總線，有的是 RS232 總線，有的是 CAN 總線，有的是 PCI 總線，但是有一點是共同的，總線千千萬，通信掉線時常有。如何讓你的總線接口在通信時候不翻車？除了可靠的硬件電路設計，你還得需要可靠的總線控制器芯片，來看看全球頂級的産品設計公司都在選些什麼總線控制器。

下圖是節選至目前 Bom2buy （由 Findchips 上權威的數據提供支持）展示的總線控制器 TOP 10 熱度排行榜。

從器件排行榜上可以看到目前熱度最高的總線控制器為 FTDI 公司的FT232RL-REEL，而 TOP 10 排行中 FTDI 占據了 3 個位置，據此不難推測出兩點：FTDI 的産品受到用戶認可；USB 轉串口的市場需求非常大，畢竟 FTDI 的這 3 款器件都是 USB 轉串口功能。

其次的話，Silicon labs 以及 Microchip 的 USB 轉串口器件也占據了 TOP10 榜單的 3 個名額，再一次驗證了全球使用頻率最高的總線接口莫過于 USB 轉串口了。最後剩下的都是博通的 PCI 接口，這種總線接口在工業、服務器、雲存儲等領域就用的比較多了，所以同樣牢牢占據前 10 的寶座，但是都是屬于同一家公司的産品，這就非常恐怖了，如果隻從數據上來看，基本屬于行業壟斷了。

那麼問題來了，這個數據是否可靠？相信即便我不問，有大批同志要噴了，“我大中國幾塊錢的 USB 轉串口芯片不香嘛，為什麼沒上榜？這 30 多塊錢一顆的能排第一？”

言之有理。據我推測，這個數據應該是不包含國産器件的，所以，在國内非常熱門的 USB 轉串口芯片如 CH340、PL2303都不在榜内。但是，無論作為采購人員還是硬件工程師，産品設計選型永遠不會隻考慮價格。雖然說這個榜單中的 FT232 價格貴，但勝在穩定可靠，所以即便貴，還是在很多 USB 轉串口、編程器中使用這種方案。而像 CH340 這種雖然很便宜，确實也适合簡單、低成本的 USB 轉串口電路中，但是一旦波特率達到 115200，可能就會出現不穩定，延遲等問題。總之一句話，适合的才是最優的。所以無論是國産還是國外産，其實殊途同歸，最終還是為産品服務。你需要更穩定可靠，性能更高的，那就選高端一點；如果本身就是走性價比路線，對性能無要求，那麼便宜到白菜價的國産轉串口芯片仍舊是首選。

回到本文的話題上，有一點是很明确，無論選擇國内還是國外的器件，USB 轉串口芯片是所有總線接口中需求量最大的，為何有這麼大的需求量？都可以應用在哪些地方呢？

就以占據“國外”熱門器件榜首 FT232RL 為例，來看看 USB 轉串口芯片的應用方向。

作為 FT232 這顆器件最基本的應用功能，當然是 USB 轉 RS232 接口了，其硬件電路設計如下圖所示。

在 FT232R 的串行 UART 接口上使用 TTL 到 RS232 電平轉換器 IC，将 FT232R 的 TTL 電平轉換為 RS232 電平。可以使用目前通用的“ 213”系列 TTL 到 RS232 電平轉換器來完成此電平轉換。這些“ 213”器件通常有 4 個發射器和 5 個接收器，并具有内置電壓轉換器，可将 5V（标稱）VCC 轉換為 RS232 所需的 /- 9V。這些設備的一個有用功能是 SHDN＃引腳，該引腳可用于在 USB 挂起模式下将設備斷電至低靜态電流。

比如 Sipex SP213EHCA，這就是一款非常合适的電平轉換 IC，它能夠以高達 500k 的波特率進行 RS232 通信。如果可接受較低的波特率，則可以使用幾種 pin-to-pin 的替代産品，例如 Sipex SP213ECA，美信 MAX213CAI 和 ADI ADM213E，它們都适用于最高 115.2k 波特率的通信。如果需要更高的波特率，美信 MAX3245CAI 器件可支持高達 1M 波特率的 RS232 通信速率。需要注意的是，MAX3245 與 213 系列器件的引腳不兼容，MAX 器件的 SHDN 引腳為高電平有效，應連接至 PWREN＃引腳而不是 SLEEP＃引腳。

在上面的示例中，CBUS0 和 CBUS1 已配置為 TXLED＃和 RXLED＃，并用于驅動兩個 LED。

其次，我們再通過 RS485 收發器，可以實現 USB 轉 RS485 接口。

在此應用中，在 FT232R 的串行 UART 接口上使用 TTL 到 RS485 電平轉換器 IC（Sipex SP481）将 FT232R 的 TTL 電平轉換為 RS485 電平。SP481 是基于 8 引腳 SOP 封裝的 RS485 器件，在發送器和接收器上都有單獨的啟用。使用 RS485 時，僅在從 UART 發送字符時啟用發送器。正是出于此目的，提供了 FT232R 上的 TXDEN 信号 CBUS 引腳選件，因此，發送器使能端已連接到已配置為 TXDEN 的 CBUS2。同樣，CBUS3 已配置為 PWREN＃。該信号用于控制 SP481 的接收器使能。接收器使能為低電平有效，因此在 USB 挂起模式下，它連接至 PWREN＃引腳以禁用接收器。 CBUS2 = TXDEN 和 CBUS3 = PWREN＃是 FT232R 引腳的默認設備配置。

再者，USB 轉 RS422 接口電路。

在此應用中，FT232R 的串行 UART 接口上使用了兩個 TTL 到 RS422 電平轉換器 IC，以将 FT232R 的 TTL 電平轉換為 RS422 電平。同樣市面上還是有很多合适的電平轉換器。比如上圖中使用在發送器和接收器上的 Sipex SP491。由于 SP491 發送器使能處于高電平有效，因此它以 SLEEP＃配置連接到 CBUS 引腳。 SP491 接收器使能為低電平有效，因此連接到 CBUS 引腳 PWREN＃配置。這樣可以确保在同時啟用 SP491 發射器和接收器時，設備處于活動狀态；當設備處于 USB 挂起模式時，将禁用 SP491 發射器和接收器。

如果使用類似的應用，但設計是由 USB BUS 供電的，則可能有必要在 SP491 器件的 VCC 線中使用 P 通道邏輯電平 MOSFET（由 PWREN＃控制），以确保 USB 待機電流為滿足 2.5mA。 SP491 被指定以最高 5 M 波特率的速率發送和接收數據。在此示例中，FT232R 将最大數據速率限制為 3 M 波特率。

或者還有 USB 轉 MCU 的串口應用。

在此應用中，FT232R 使用 TXD 和 RXD 進行數據的發送和接收，并使用 RTS＃/ CTS＃信号進行硬件握手。 同樣在此示例中，CBUS0 已配置為 12MHz 輸出作為 MCU 時鐘。其它的話 RI＃可以連接到 MCU 上的另一個 I/O 引腳，并用于将 USB 主機控制器從挂起模式喚醒。 如果 MCU 正在處理電源管理功能，則可以将 CBUS 引腳配置為 PWREN＃，并将其連接到 MCU 的 I/O 引腳。

作為總線控制器中熱度榜 NO.1 的器件，FT232R 還是可圈可點的，可以施展的應用空間較多，在每個産品中的應用功能也可以靈活調整，但是萬變不離其宗，我認為最核心的地方還是依托于現在生态龐大的 USB 接口，因而衍生出這種足以稱為電路奇迹的 USB 轉串口控制器。

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