Module UART CP2102 - Cách sử dụng và lập trình Arduino Pro Mini

09/08/23

Chuyên mục: Kiến Thức Chung

Module UART CP2102 - Cách sử dụng và lập trình Arduino Pro Mini

Module UART CP2102 là phiên bản nâng cấp của RS-232 do Silicon Labs giới thiệu. Nó là một chip CP2102 là cầu nối chuyển đổi từ USB sang UART với tốc độ tối đa 12Mbps USB.

CP2102 sở hữu một bộ thu phát tích hợp hiệu suất cao dùng cho dữ liệu truyền nối tiếp cùng với các tín hiệu dừng/tiếp tục để kiểm soát năng lượng của chip và mạch bên ngoài.

Module hỗ trợ bắt tay (giao tiếp có kiểm soát dữ liệu truyền nhận) giữa 2 thiết bị và xử lý các yêu cầu lệnh của máy chủ giao tiếp USB để kiểm soát các chức năng của cổng UART nối tiếp không đồng bộ.

Thành phần có trong CP2102

Hơn nữa, nó có PROM 1024 byte và bộ dao động nội bộ 48 MHz. Thiết bị được lập trình với hai bộ điều chỉnh điện áp và điện trở kéo lên phù hợp.

CP2102 tương thích với Windows / Linux / Mac OS-X / OS-9 và các cổng COM hiện có. Tuy nhiên, nó yêu cầu driver để có thể giao tiếp nối tiếp. Hướng dẫn này giới thiệu về sơ đồ chân, thông số kỹ thuật, đặc tính, cách làm việc và ứng dụng.

Thành phần có trong CP2102

Module CP2102 bộ chuyển đổi kết nối USB sang UART bao gồm chip CP2102, Cổng tín hiệu giao tiếp của Modem, Cổng điều khiển, cổng điều khiển truyền dữ liệu UART, cổng nguồn và đèn LED TX & RX tương ứng

CP2102

Cổng tín hiệu giao tiếp Modem

Cổng điều khiển: Cổng chịu trách nhiệm đảm bảo nguồn và thiết lập lại module.

Cổng truyền dữ liệu UART: Mô-đun sử dụng cổng giao tiếp nối tiếp không đồng bộ này để truyền thông tin.

UART Cổng điều khiển phần cứng: RTS và CTS là tín hiệu điều khiển phần cứng để kết nối dữ liệu lâu dài giữa máy phát và máy thu.

Cổng nguồn: Chân VCCIO và GND là cổng cấp nguồn đầu vào cho module.

Đèn LED TX / RX: Các đèn LED này cho biết chức năng của các chân dữ liệu tương ứng.

Sơ đồ chân CP2102

Sơ đồ chân của mô-đun CP2I02 UART nhỏ gọn như hình minh họa:

Sơ đồ chân CP2102

Cấu hình chân

Cấu hình chân trong bảng được trình bày chi tiết như sau:

Tên chân	Mô tả
VCCIO	Chân cấp nguồn dương
GND	Chân nối đất
RST	Chân reset
TXD	Chân truyền nối tiếp UART
RXD	Chân tiếp nhận nối tiếp UART
CTS	Chân đầu vào Clear-to-Send tích cực mức thấp. Nó hỗ trợ cơ chế bắt tay Xon / Xoff.
RTS	Chân đầu ra Ready-to-Send tích cực mức tháo. Nó hỗ trợ cơ chế bắt tay Xon / Xoff.
DSR	Chân đầu vào tích cực mức thấp. Nó cho biết thiết bị bên kia đã sẵn sàng để nhận dữ liệu ..
DTR	Chân đầu ra tích cực mức thấp. Nó biết thiết bị đã sẵn sàng để truyền dữ liệu.
DCD	Chân đầu vào phát hiện lỗi tích cực mức thấp. Cho biết dữ liệu được nhận ổn định từ thiết bị khác
SUSPEND	Chân trạng thái treo của USB tích cực mức cao
SUSPEND	Chân trạng thái treo của USB tích cực mức thấp
RI	Chân đầu vào báo hiệu tích cực mức thấp. Khi nó thay đổi trạng thái, một ngắt phần cứng được thi hành.

Thông số kỹ thuật CP2102

Điện áp hoạt động: 3.0 - 3.6 Volts
Nhiệt độ hoạt động: –400C đến + 850C
Dòng điện đầu ra: 100mA (tối đa)
Dòng điện cấp USB pull-up: 230uA
Đầu nối USB: Loại A
Tần số xung nhịp bên trong: 48 MHz
Tốc độ truyền UART: 300 bps -1 Mbps
Tốc độ truyền tối đa: 921600 bps
ROM có thể lập trình: 1024 Byte
Bộ đệm: 576 byte
Bộ đệm truyền: 640 byte
Loại package: package QFN 28 chân (tuân theo RoHS)
Kích thước: 50mm x 20mm

Các tính năng của CP2102

Một số tính năng bổ sung của module chuyển đổi USB sang UART được mô tả bên dưới:

Module ICP2102 UART được tích hợp một bộ thu phát tốc độ cao.
CP2102 tuân theo đặc tính kỹ thuật USB 2.0 với tốc độ chuẩn 12Mbps.
Module được lập trình với hai mạch điều chỉnh điện áp là 3,3V và 3,45V và một mạch reset.
Để điều khiển nguồn, module được tích hợp với các chân Treo.
Nó hỗ trợ cơ chế bắt tay XOn / XOff.
CP2102 tương thích với các driver và cổng COM hiện có trên máy tính.
Mô-đun không yêu cầu điện trở kéo lên bên ngoài.

Sơ đồ khối CP2102

Sơ đồ khối mạch bên trong của module giao tiếp UART theo chuẩn tín hiệu TTL CP2102:

Sơ đồ khối CP2102

Quá trình truyền dữ liệu

Chipset nhỏ được cắm vào PC thông qua cổng USB. Tín hiệu RX và TX của bộ vi điều khiển và module được đấu nối. Các module đóng vai trò như một cổng nối tiếp đến máy tính chủ.

Máy tính chủ gửi thông tin và module chuyển đổi chúng thành tín hiệu UART có thể được truyền tới bộ vi điều khiển.

Giao tiếp Arduino Pro Mini

Arduino pro mini và các module Arduino khác không có bộ lập trình USB tích hợp trong mạch, nó có thể được lập trình thông qua chip chuyển đổi USB sang nối tiếp này.

Cài đặt driver module UART CP2102

Trước khi sử dụng module này, bạn cần cài đặt driver. Khi bạn cắm module USB này với cổng USB máy tính, các driver cần thiết sẽ được cài đặt tự động. Nhưng nếu driver không được cài đặt tự động, bạn sẽ cần phải cài đặt chúng theo cách thủ công. Bước đầu tiên là cài đặt driver để mọi thứ hoạt động. Làm theo các bước sau để cài đặt driver. Truy cập trang Silabswebpage:

Software and Tools > CP210x Windows Drivers > Download and Install
Mở Device Manager và kiểm tra cổng COM.

Nếu cổng COM được phát hiện, nó sẽ sẵn sàng để sử dụng. Mở Arduino IDE> Tools> Board> Chọn Arduino Mini Pro. Sau đó vào Tools> Serial Port> Chọn cổng COM.

CP2102

Sơ đồ kết nối

Kết nối các chân của Module CP2102 UART với Arduino Mini Pro theo bảng được cung cấp bên dưới:

Arduino Pro Mini	Module CP2102
VCC	VCCIO
GND	GND
RXI	TXD
TX0	RXD
DTR	DTR

Code Arduino

/*
  Blink

  Turns an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.

  Most Arduinos have an on-board LED you can control. On the UNO, MEGA and ZERO
  it is attached to digital pin 13, on MKR1000 on pin 6. LED_BUILTIN is set to
  the correct LED pin independent of which board is used.
  If you want to know what pin the on-board LED is connected to on your Arduino
  model, check the Technical Specs of your board at:
  https://www.arduino.cc/en/Main/Products

  modified 8 May 2014
  by Scott Fitzgerald
  modified 2 Sep 2016
  by Arturo Guadalupi
  modified 8 Sep 2016
  by Colby Newman

  This example code is in the public domain.

  http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Blink
*/

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                       // wait for a second
}

Giải thích Code

Đoạn Code trên rất đơn giản để biết về cách hoạt động của module UART. Đoạn code trên sẽ làm nhấp nháy 3 lần đèn LED có sẵn ở chân 13 của Arduino Mini Pro để cho thấy sự giao tiếp dữ liệu giữa PC và Arduino Mini Pro thông qua module CP2102 USB-to-UART.

Đảm bảo chọn đúng bo mạch arduino và cổng COM. Nạp code. Nhấn nút reset trong khi code đang được biên dịch. Ngừng nhấn nút khi hoàn tất nạp code.

Quan sát đèn LED Arduino Mini sẽ bắt đầu nhấp nháy liên tiếp 3 lần. Điều này xác nhận giao tiếp nối tiếp thành công giữa code trong máy tính chủ tới bộ vi điều khiển thông qua module chuyển đổi USB sang UART.

Các ứng dụng