FT232RL ile USB-Seri Dönüştürücü

Günümüzde üretilen bir çok mikrokontroller üzerinde USB portu bulunmakta iken ne yazık ki bir çoğunun üzerinde USB portu yoktur. Bununla birlikte üretilen birçok bilgisayar üzerinde de seri port artık yoktur. Peki USB portu olmayan bir işlemciyi seri portu olmayan bir bilgisayara bağlamamız gerekirse ne yaparız? (ne de olsa seri port mikrokontroller için standart bir port konumundadır) Birçok seçenek vardır bunlardan biri FTDI firması tarafından üretilmiş olan FTDI entergesini kullanmaktır.

Bu projede "FT232RL ile USB-Seri Dönüştürücü" konusu anlatılacaktır.

Not:Elbette piyasada ucuz ve küçük modül olarak bulunmaktadır.

USB Portu

Şekil-1 :USB için kullanılan simge.

Bilgisayarların USB (Universal Serial Bus) portları sınıfındaki cihazlar. Bunlar kabaca master sınıfına sokulur ki USB bağlantısının yürütülmesini sağlayan mimariye sahiptir. Bunlara en güzel örnek olarak günümüz televizyonlarına takılan USB bellek ile bellek içindeki film ve resimlerin görüntülenebilmesidir.

Bilgisayara takılabilen her türlü cihaz (kamera,klavye, usb bellek, gibi) slave grubuna girer ki, bu cihazlar kendi başlarınu USB bağlantısını yürütemezler. USB bağlantısının yapılabilmesi için mutlaka bir master cihazla bağlantıya ihtiyaç duyarlar. 

Şekil-2 :Kullanılan bazı USB konnektör şekilleri (USB3 için kullanılanlar hariç).

Bu projede kullananılan FT232R entegresi slave özellikli cihazlarda kullanılmaktadır.

USB port USB1.1, USB2.0 ve şu anda farklı bir bacak bağlantı yapısına sahip USB3.0 şeklinde iletişim sunmaktadır. USB3.0 şu an için konumuz dışıdır.

USB1.1 ve USB2.0 seçimi sırası ile D- ve D+ bacakları ile +5V arasına 1.5k direnç bağlanarak sağlanmaktadır.

D- ile +5V arasına eklenen 1K5 direnç USB1.1 belirler

D+ ile +5V arasına eklenen 1K5 direnç USB 2.0 olmasını sağlar.

FT232R entegresi üzerinde bu seçin doğrudan enterge içinde sağlanmaktadır.

FT232RL

Şekil-3 :FT232RL çipinin bacak bağlantıları

FTDI firmasına ait FT232BL entegresi daha önce işlenmişti. Tabii FT232RL entegresi daha sade bir devre tasarımına sahip. Daha az harici eleman ile kolaylıkla devrenin gerçekleştirilmesi mümkün. Zorluğu bacak aralıklarından kaynaklanmakta. Özellikle bacakları elle lehimlemek gerçekten hüner gerektiriyor.

Şekil-4 :FT232RL USB konnektörleri

İçinde 1024 bit eeprom bulunması, USB iletişim için gereken dirençlerin entegre içine gömülü olması, harici saat frekansı için kristale ihtiyaç bulunmaması yanında, 128 bayt için rx için tampon ve 256 bayt tx için tampon bulunması sayesinde kesintisiz iletişime olanak tanımaktadır.

Şekil-5 :Kart üzerindeki LED'ler. Elimde sadece kırmızı renkli LED'ler vardı.

USB aletler için bilgisayar tarafından (HID özellikli USB cihazlar) bağlanan cihazı kendisini tanıtmasında önemli olarak eşsiz USB FTDI Chip -ID özelliği alet üzerine eklenmiştir. Ayrıca çip üzerindeki power on reset devresi ile ilk açılıştaki devrenin resetlenme ihtiyacı karşılanmaktadır.

Şekil-6 :Bilgi alışverişi esnasında yanan LED'ler. Soldaki bilgisayara bilgi gönderirken, sağdaki bilgisayardan bilgi alırken.

USB aletin işlemci ile iletişim kurmakta kullanılan bacakların bağlantı gerilimi ya dışarıdan seçilen bir gerilimle ayarlanabilmekte, yada çip üzerindeki 3.3V regülatör ile doğrudan 3.3V olarak atanabilmektedir.

FT232R entegresi USB2.0 ile tamamen uyumludur.

Şekil-7 :Kart üzerindeki köprüler. Yeşil ve mavi renktekiler seri port yön seçimleri için kullanılırken, kırmızı renkli köprü seri port çıkış seviye siçimi için kullanılmaktadır.

Dışarıdan bağlanan iki LED ile FT232R seri port iletişimi izlenebilmektedir. Her ne kadar burada bağlanmasa da Seri port için kullanılan bacaklar çip üzerinde yer almaktadır.

FTDI firması tarafından FT232R entegresi için bilgisayar üzerindeki sürücülerin veriliyor olması önemli bir konu. İki tip sürücüsü var: Sanal seri port ve D2XX direkt sürücüler. Entere hakkında ayrıntılı bilgi üretici firmanın "http://www.ftdichip.com" adresinden erişilebilir.

FTDI entegresi 28 bacaklı SSOP kılıfında ve QFN32 kılıfında elde edilebiliyor. Projede 28 bacaklı olan versiyonu kullanılmıştır. QFN32 kılıfının lehimlenmesi konusu biraz zor olabilir. Krem lehim ve fırınlama gibi bazı işlemlere ihtiyaç duyabilir)

Devre

Devre sadece USB-seri dönüştürücü olduğu için sadece çevirici kartı bulunmaktadır. Kart için gerekli besleme dolayısı ile bilgisayardan sağlanmaktadır.

Şekil-8 :Kartın SMD elemanların monte edildiği ve yolların bulunduğu yüzü.

Şema

IC1 FT232RL entegresi devrenin kendisini oluşturmaktadır. Dolayısı ile bilgisayar arasında köprü oluşturuyor R1 (220 Ohm) , D1 (LED) ve R2 (220Ohm), D2 (LED) elemanları devrenin iletişim esnasındaki aktifliği göstermektedir. C1 (22µF) ve C2 (100nF) filtre kondansatörleridir. P1 USB bağlantı konnektöre ve P2 işlemci için UART (RS232) bağlantıyı sağlar.

Şekil-9:Blok şeması

Şekil-10:Devre şeması. (Şemada C3 (100nF) kondansatör gösterilmemiştir)

Devre Yapımı

Devreni tek zorluğu FT232RL entegresini lehimlemektir. Bacak aralıkları 0.35mm gibi küçük bir aralığa sahip olduğu için lehimleme esnasında dikkatli olmak gerektmektedir..

Şekil-11:Kartın yollar

Şekil-12:Kartın üsttteki eleman yerleşimi

Şekil-13:Kartın alttaki (yolların olduğu taraf) eleman yerleşimi

Şekil-14:Kartın yolları birlikte üstteki eleman yerleşimi

Şekil-15:Kartın yolları birlikte alttaki eleman yerleşimi

Şekil-16:5V çıkış için köprü yerleşimi

 Şekil-17:3.3V çıkış için köprü yerleşimi

Not: PNP(ütü) ile baskı yapmak isteyenler için PDF çıkış ters baskı yapmadan kullanıma hazırdır

Devre Elemanları

220R	R1,R2
0R (köprü)	J1,J2,J3,J4
100nF	C2,C3
22µF/25V	C1
LED	D1,D2
FT232RL	IC1
IDC10 kart tipi erkek konnektör	P2
USB B Konnektör	P1
3'lü tek sıra pin erkek	K1,K2,K3
Sıra pinlere köprü	3 Adet

Çalışması

Şekil-18:FT232RL USB-seri kartı ile bir seri port haberleşmesi olan kartın bağlantısı. Burada bir seri portu bulunan devre RS232 bağlantısı (seviye dönüştürme modülü üzerinden )ile bilgisayara bağlanırsa doğrudan çalışır.

Devrenin çalışması için bilgisayarın USB portuna bağlanması yeterlidir. RS232 bağlantısı olmasa bile modül bilgisayar tarafından tanınır ve modül için gerekli sürücülerin yüklenmesi için kullanıcı yönlendirilir. (Sürücülerin yerinin belirtilmesi istenir). Sürücülerin üretici firma sitesinden indirildiği ve paketin açıldığı varsayılmaktadır.
Sürücülerin bilgisayara yüklenmesinden sonra alet kullanıma hazırdır. (Sanal seri port sürücüleri yüklendiği varsayılarak)

Bu noktada modülün seri port bağlantısına seri port bağlantısı olan bir modül bağlanması gereklidir. Seri port ile ilgili alet bağlanır ve bilgisayar USB bağlantısı yapıldığında alet kullanıma hazırdır. (seri porta bağlı alete besleme verilerek) Geriye modülün seri portuna bağlı alet için bilgisayar programını çalıştırmak kalır. Program çalıştırıldığında ayarlar bölümünden seri portuna uygun (USB modül için bilgisayar atanmış olan) seri port seçilir Eğer her şey tamamsa, program ile seri portlu alet iletişime geçecektir. Haberleşme esnasında USB-seri modülün üzerindeki LED'ler haberlemeye uygun olarak yanıp sönecektir.

Şekil-19:Yok ben bu kadar şeyle uğraşamam diyorsanız, böyle bir modülü hazır alıp da kullanabilirsiniz..

Ekler:
FT232RL hakkında bilgi için (Aynı zamanda bilgisayar için gereken sürücüler için)

"FT232RL ile USB-Seri Dönüştürücü" projesi için gereken dosyalar.

C3 kondansatörü için güncelleme.(06-12-2013)

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A....

---