WCH (南京沁恒) USB轉換芯片 CH340K 中文資料

CH340K 是由南京沁恒微電子股份有限公司（WCH）推出的一款USB轉串口芯片，它主要用于將USB接口轉換為標準串口（RS232、RS485、UART）接口，以便在計算機和串口設備之間進行通信。CH340系列芯片包括多個型號，如CH340G、CH340T、CH340C、CH340E等，它們在功能和封裝上有所不同，但基本原理相似，均用于USB轉串口的轉換。

• CH340G：較為常見的USB轉串口芯片，支持3.3V和5V電源，帶有外部晶振。

• CH340T：體積較小，適用于緊湊型設計的設備。

• CH340C：不需要外部晶振，集成了內部時鐘。

• CH340E：封裝更小，適用于便攜設備和小尺寸產品。

概述

CH340 是一個 USB 總線的轉接芯片，實現 USB 轉串口或者 USB 轉打印口。在串口方式下，CH340 提供常用的 MODEM 聯絡信號，用于為計算機擴展異步串口，或者將普通的串口設備直接升級到 USB 總線。有關 USB 轉打印口的說明請參考手冊(二)CH340DS2。

特點

● 全速 USB 設備接口，兼容 USB V2.0。

● 仿真標準串口，用于升級原串口外圍設備，或者通過 USB 增加額外串口。

● 計算機端 Windows 操作系統下的串口應用程序完全兼容，無需修改。

● 硬件全雙工串口，內置收發緩沖區，支持通訊波特率 50bps～2Mbps。

● 支持常用的 MODEM 聯絡信號 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。

● 通過外加電平轉換器件，提供 RS232、RS485、RS422 等接口。

● CH340R 芯片支持 IrDA 規范 SIR 紅外線通訊，支持波特率 2400bps 到 115200bps。

● 內置固件，軟件兼容 CH341，可以直接使用 CH341 的 VCP 驅動程序。

● 支持 5V 電源電壓和 3.3V 電源電壓。

● CH340C/N/K/E/X/B 內置時鐘，無需外部晶振，CH340B 還內置 EEPROM 用于配置序列號等。

● 提供 SOP-16、SOP-8 和 SSOP-20 以及 ESSOP-10、MSOP-10 無鉛封裝，兼容 RoHS。

功能說明

時鐘、復位、電源、連接

CH340G/CH340T/CH340R 芯片正常工作時需要外部向 XI 引腳提供 12MHz 的時鐘信號。一般情況下，時鐘信號由 CH340 內置的反相器通過晶體穩頻振蕩產生。外圍電路只需要在 XI 和 XO 引腳之間連接一個 12MHz 的晶體，并且分別為 XI 和 XO 引腳對地連接振蕩電容。

CH340C/N/K/E/X/B 芯片都已內置時鐘發生器，無需外部晶體及電容。

CH340 芯片內置了電源上電復位電路。CH340B 芯片還提供了低電平有效的外部復位輸入引腳。CH340 芯片支持 5V 電源電壓或者 3.3V 電源電壓。當使用 5V 工作電壓時，CH340 芯片的 VCC 引腳輸入外部 5V 電源，并且 V3 引腳應該外接容量為 0.1uF 的電源退耦電容。當使用 3.3V 工作電壓時，CH340 芯片的 V3 引腳應該與 VCC 引腳相連接，同時輸入外部的 3.3V 電源，并且與 CH340 芯片相連接的其它電路的工作電壓不能超過 3.3V。

CH340X 和批號 4 開頭的 CH340C/N 的 IO 支持 5V 耐壓，防向內電流倒灌。

CH340K 不僅防向內電流倒灌，并且降低了對外驅動能力，可減少 CH340 向外的電流倒灌。

CH340 芯片自動支持 USB 設備掛起以節約功耗，NOS#引腳為低電平時將禁止 USB 設備掛起。

CH340G/C/T/K 芯片的 DTR#引腳在 USB 配置完成之前作為配置輸入引腳，可以外接 4.7KΩ的下拉電阻在 USB 枚舉期間產生默認的低電平，通過配置描述符向 USB 總線申請更大的電源電流。

CH340 芯片內置了 USB 上拉電阻，UD+和 UD-引腳應該直接連接到 USB 總線上。異步串口方式下 CH340 芯片的引腳包括：數據傳輸引腳、MODEM 聯絡信號引腳、輔助引腳。數據傳輸引腳包括：TXD 引腳和 RXD 引腳。串口輸入空閑時，RXD 應為高電平。對于 CH340G/C/T/R芯片，如果 R232 引腳為高電平啟用輔助 RS232 功能，那么 RXD 引腳內部自動插入一個反相器，默認為低電平。串口輸出空閑時，CH340G/C/N/E/X/B/T 芯片的 TXD 為高電平，CH340K 芯片的 TXD 為微弱的高電平，CH340R 芯片的 TXD 為低電平。MODEM 聯絡信號引腳包括：CTS#引腳、DSR#引腳、RI#引腳、DCD#引腳、DTR#引腳、RTS#引腳，CH340C 還提供了 OUT#引腳。所有這些 MODEM 聯絡信號都是由計算機應用程序控制并定義其用途。

輔助引腳包括：IR#引腳、R232 引腳、CKO 引腳、ACT#引腳、TNOW 引腳。IR#引腳為低電平將啟用紅外線串口模式。R232 引腳用于控制輔助 RS232 功能，R232 為高電平時 RXD 引腳輸入自動反相。ACT#引腳為 USB 設備配置完成狀態輸出(例如 USB 紅外適配器就緒)。TNOW 引腳以高電平指示 CH340正在從串口發送數據，發送完成后為低電平，在 RS485 等半雙工串口方式下，TNOW 可以用于指示串口收發切換狀態。IR#和 R232 引腳只在上電復位后檢查一次。

CH340B 的配置信息

CH340B 芯片還提供了 EEPROM 配置數據區域，可以通過專用的計算機工具軟件為每個芯片設置產品序列號等信息，配置數據區域如下表所示。

DTR 與多模式 MCU 下載

對于 CH340X，6#引腳默認為 TNOW，上電或復位期間有弱上拉，正常工作期間輸出 TNOW 用于半雙工收發切換。通過為 6#引腳外加電阻，可以將 TNOW 切換為 DTR#，兩種選項如下：

①、如果為 6#引腳外接 4.7K? 下拉電阻到 GND，那么將進入開源 DTR 增強模式，6#引腳自動切換為開源驅動的 DTR#用于連接 MCU 的 BOOT 模式引腳，默認 DTR#為不輸出，被外部電阻保持為低電平，但可以由應用程序設置 DTR#引腳輸出高電平或不輸出，用于 DTR#默認低電平的多模式 MCU 下載。

②、如果在 6#引腳與 5#引腳之間接 4.7K? 電阻，那么將進入推挽 DTR 增強模式，6#引腳自動切換為推挽驅動的 DTR#用于連接 MCU 的控制引腳，可以由應用程序設置 DTR#引腳輸出高電平或低電平，用于 DTR#默認高電平的多模式 MCU 下載。

對于批號 4 開頭且末 3 位大于 B40 的 CH340C，8#引腳默認為 OUT#，上電或復位期間有弱上拉，正常工作期間為 MODEM 的 OUT#輸出。如果為 8#引腳外接 4.7K? 下拉電阻，那么將進入開源 DTR 增強模式，8#引腳自動切換為開源驅動的第二 DTR#用于連接 MCU 的 BOOT 模式，默認第二 DTR#為不輸出，被外部電阻保持為低電平，但可以由應用程序設置此 DTR#引腳輸出高電平或不輸出，用于 DTR#默認低電平的多模式 MCU 下載。另外，13#引腳原 DTR#用于 DTR#默認高電平的多模式 MCU 下載。

串口特性

CH340 內置了獨立的收發緩沖區，支持單工、半雙工或者全雙工異步串行通訊。串行數據包括 1個低電平起始位、5、6、7 或 8 個數據位、1 個或 2 個高電平停止位，支持奇校驗/偶校驗/標志校驗/空白校驗。CH340 支持常用通訊波特率：50、75、100、110、134.5、150、300、600、900、1200、1800、2400、3600、4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、460800、921600、1500000、2000000 等。

對于單向 1Mbps 及以上、或雙向 500Kbps 及以上的應用，建議改用 CH343 啟用硬件自動流控。

CH340 串口接收信號的允許波特率誤差約 2%，CH340G/CH340T/CH340R 串口發送信號的波特率誤差小于 0.3%，CH340C/340N/340K/340E/340X/340B 串口發送信號的波特率誤差小于 1.2%。在計算機端的 Windows 操作系統下，CH340 的驅動程序能夠仿真標準串口，所以絕大部分原串口應用程序完全兼容，通常不需要作任何修改。

CH340 可以用于升級原串口外圍設備，或者通過 USB 總線為計算機增加額外串口。通過外加電平轉換器件，可以進一步提供 RS232、RS485、RS422 等接口。

CH340R 只需外加紅外線收發器，就可以通過 USB 總線為計算機增加 SIR 紅外適配器，實現計算機與符合 IrDA 規范的外部設備之間的紅外線通訊。

工作原理

CH340K 芯片的工作原理是通過集成的USB控制器和串口控制器，實現USB信號和串口信號之間的轉換。其內部主要包括以下幾個模塊：

1. USB 控制器：負責USB協議的解析和數據傳輸。

2. 串口控制器：負責串口數據的發送和接收。

3. 數據緩沖區：用于存儲從USB接收到的數據以及待發送的串口數據。

4. 時鐘電路：提供芯片內部所需的工作時鐘。

當CH340K芯片連接到計算機的USB端口時，計算機識別到該設備并加載相應的驅動程序。隨后，CH340K芯片通過USB控制器與計算機進行通信，將從計算機接收到的USB數據通過串口控制器轉換為串口數據輸出，反之亦然。

特點

CH340K 具有以下幾個主要特點：

1. 高集成度：內部集成了USB控制器和串口控制器，簡化了設計和開發。

2. 廣泛兼容性：支持多種操作系統，包括Windows、Linux、Mac OS等。

3. 穩定可靠：具有較高的數據傳輸穩定性和抗干擾能力。

4. 簡單易用：通過USB接口即插即用，開發者無需進行復雜的配置。

5. 支持多種串口協議：包括RS232、RS485、UART等，滿足不同應用需求。

6. 低功耗：支持低功耗模式，適用于便攜設備。

應用

CH340K廣泛應用于各類需要USB轉串口通信的場合，具體包括：

1. 單片機系統開發：常用于單片機與計算機之間的調試和數據傳輸。

2. 嵌入式系統：用于嵌入式設備的通信接口轉換。

3. 工業自動化：在工業控制系統中，作為USB與串口設備的通信橋梁。

4. 儀器儀表：用于各種儀器儀表的數據采集和控制。

5. POS機和金融終端：在POS機和其他金融終端中，實現數據的傳輸和交換。

6. 智能家居：在智能家居設備中，作為USB接口與串口設備之間的轉換器。

參數

以下是CH340K的主要參數：

• 供電電壓：3.3V 或 5V

• 工作溫度：-40℃ 到 +85℃

• 封裝形式：SOP-16

• USB版本：支持USB 2.0全速模式（12Mbps）

• 串口速率：支持300bps 到 1Mbps

• 驅動支持：提供Windows、Linux、Mac OS驅動程序

具體參數詳見芯片手冊。

1. 電源參數：支持寬范圍的供電電壓，典型值為3.3V或5V。

2. 工作溫度范圍：從-40℃到+85℃，適用于各種工業環境。

3. 封裝尺寸：采用SOP-16封裝，便于集成到各種電路板中。

4. 數據傳輸速率：支持的串口波特率范圍廣，從低速300bps到高速1Mbps，滿足不同數據傳輸速率的需求。

5. USB兼容性：支持USB 2.0全速模式（12Mbps），與大多數USB接口設備兼容。

6. 驅動程序：提供多平臺驅動支持，包括Windows、Linux、Mac OS，便于在不同操作系統下使用。

CH340K芯片由于其穩定性、兼容性和易用性，被廣泛應用于單片機開發、嵌入式系統、工業自動化、儀器儀表、POS機等多個領域，是一種理想的USB轉串口解決方案。