Silicon Labs CP2103-GMR USB芯片中文資料

一、型號與類型

Silicon Labs CP2103-GMR是一款高度集成的USB至UART（通用異步收發傳輸器）橋接控制器芯片。它屬于USB芯片類別，特別適用于需要將傳統RS-232/RS-485接口設備升級為USB接口的應用場景。CP2103-GMR采用QFN（Quad Flat No-leads Package，四邊無引腳扁平封裝）封裝，具體型號為QFN-28，即該芯片有28個引腳，封裝尺寸為5x5毫米，非常適合于空間緊湊的電子設備設計。

　　廠商名稱：Silicon Labs

　　元件分類：USB芯片

　　中文描述： 接口,USB,USB至UART橋接,USB 2.0,1.8 V,3.6 V,QFN,28引腳

　　英文描述： Interface Bridges,USB to UART,3 V,3.6 V,QFN,28 Pins,-40°C

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　　CP2103-GMR概述

　　CP2103-GM是一款高度集成USB至UART橋控制器,提供簡單的解決方案,使用少量元件,較小PCB空間,添加USB至RS-232/RS-485設計.包括一個USB 2.0全速功能控制器,USB收發器,振蕩器,EEPROM以及異步串行數據總線,帶有完整調制解調器控制信號.EEPROM通過USB可在板上進行編程,允許編程步驟可以集成到產品制造和測試過程中.

　　集成USB收發器,無需外部電阻器

　　集成時鐘,無需外部晶振

　　片上上電復位電路

　　支持硬件或X-ON/X-OFF握手

　　應用

　　通信與網絡,傳感與儀器,成像,視頻和目視

　　CP2103-GMR中文參數

　　制造商:Silicon Laboratories

　　產品種類:USB芯片

　　安裝風格:SMD/SMT

　　封裝/箱體:MLP-28

　　系列:CP2103

　　電源電壓-最大:3.6 V

　　電源電壓-最小:3.6 V

　　最小工作溫度:-55 C

　　最大工作溫度:+125 C

　　封裝:Reel

　　商標:Silicon Labs

　　高度:0.88 mm

　　長度:5 mm

　　工作電源電壓:3.6 V

　　CP2103-GMR引腳圖

二、工作原理

CP2103-GMR的主要功能是實現USB接口與UART接口之間的雙向數據轉換和傳輸。它內部集成了USB 2.0全速功能控制器、USB收發器、振蕩器、EEPROM（電可擦可編程只讀存儲器）以及異步串行數據總線（UART）。通過這些集成組件，CP2103-GMR能夠簡化USB至UART轉換電路的設計，減少外部元件的數量，從而節省PCB（印制電路板）空間。

1. USB 2.0全速功能控制器：負責處理USB協議層的通信，支持USB 2.0全速（Full-Speed）模式，數據傳輸速率為12 Mbps。

2. USB收發器：用于物理層的數據傳輸，支持USB差分信號的接收和發送，無需外部電阻器。

3. 振蕩器：提供芯片內部所需的時鐘信號，無需外部晶振，降低了系統設計的復雜性。

4. EEPROM：集成有1024字節的EEPROM，用于存儲USB設備的配置信息，如供應商ID、產品ID、序列號、電源描述符等。這些信息可以通過USB接口進行編程，便于在制造和測試過程中集成編程步驟。

5. 異步串行數據總線（UART）：提供標準的UART接口，支持多種數據格式（如數據位、停止位、奇偶校驗等）和波特率（300 bps至1 Mbps），實現與RS-232/RS-485等傳統串行設備的通信。

三、特點

1. 高度集成：集成了USB收發器、振蕩器、EEPROM等關鍵組件，減少了外部元件數量，降低了系統設計的復雜性和成本。

2. 靈活配置：EEPROM支持通過USB進行編程，便于自定義USB設備信息，滿足不同應用場景的需求。

3. 易于使用：Silicon Labs提供了免版稅的虛擬COM端口（VCP）設備驅動程序，使得基于CP2103-GMR的設備能夠作為PC的COM端口使用，無需修改現有系統固件。

4. 廣泛兼容性：支持多種操作系統（如Windows、Mac OS、Linux等）和USB協議版本（如USB 2.0），具有廣泛的兼容性和應用潛力。

5. 低功耗：在正常工作狀態下，CP2103-GMR的電源電流僅為20mA，有助于降低系統功耗。

四、應用

CP2103-GMR廣泛應用于需要將傳統RS-232/RS-485接口設備升級為USB接口的各種場景。具體包括但不限于：

1. 通信與網絡：在通信設備、網絡設備中，CP2103-GMR可以實現USB接口與串行接口之間的數據轉換，滿足設備間的通信需求。

2. 傳感與儀器：在傳感器、測量儀器等設備中，CP2103-GMR可以簡化數據采集和傳輸的電路設計，提高設備的可靠性和穩定性。

3. 成像、視頻和目視：在攝像頭、視頻設備等應用中，CP2103-GMR可以實現USB接口與圖像傳感器的數據連接，支持高清視頻數據的傳輸和處理。

4. 便攜設備：在智能手機、平板電腦等便攜設備中，CP2103-GMR可以用于USB接口與外設（如鍵盤、鼠標等）的數據傳輸和控制。

5. 工業自動化：在工業控制系統中，CP2103-GMR可以實現USB接口與PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器等設備的通信，提高工業自動化的水平和效率。

五、參數

以下是CP2103-GMR的主要參數：

• 制造商：Silicon Laboratories Inc.

• 產品種類：USB芯片/輸入/輸出控制器接口集成電路

• 封裝/外殼：QFN-28（5x5毫米）

• 電源電壓：3.0 V至3.6 V（自供電）；4.0 V至5.25 V（USB總線供電）

• 電源電流：20 mA

• 工作溫度：-40°C至+85°C

• USB版本：支持USB 2.0全速（Full-Speed），數據傳輸速率最高可達12 Mbps

• UART特性：

• 支持波特率范圍：300 bps至1 Mbps

• 數據位：5、6、7、8位可選

• 停止位：1、1.5、2位可選

• 奇偶校驗：無、奇、偶校驗可選

• 硬件/軟件流控制（RTS/CTS, XON/XOFF）

• EEPROM：

• 容量：1024字節

• 可編程內容：供應商ID（VID）、產品ID（PID）、設備描述符、配置描述符、接口描述符、字符串描述符、電源描述符等

• 電氣特性：

• USB差分信號輸入/輸出容差符合USB 2.0標準

• UART接口支持RS-232/RS-485電平轉換（需外部轉換電路）

• 支持自動掛起/恢復功能，降低功耗

• 軟件支持：

• 提供免版稅的虛擬COM端口（VCP）驅動程序，支持Windows、Mac OS、Linux等多種操作系統

• 提供開發工具包（SDK），包含示例代碼、調試工具等，方便開發者進行設備開發和調試

• 環境特性：

• 符合RoHS（限制使用有害物質）標準

• 封裝材料符合無鉛要求

• 引腳功能：

• 包括USB差分信號引腳（D+、D-）、UART信號引腳（TX、RX、GND）、電源引腳（VCC、GND）、配置引腳（如復位引腳、中斷引腳）等

• 詳細的引腳定義和功能描述可在Silicon Labs的官方數據手冊中找到

六、開發與應用注意事項

1. 電路設計：在設計基于CP2103-GMR的電路時，需要確保電源供應穩定且符合規格要求。同時，對于需要連接RS-232/RS-485接口的設備，需要設計適當的電平轉換電路。

2. 固件編程：雖然CP2103-GMR的USB功能主要由內置的固件控制，但在某些情況下（如自定義設備描述符），可能需要通過Silicon Labs提供的工具對EEPROM進行編程。

3. 驅動程序安裝：在使用基于CP2103-GMR的設備時，需要在PC上安裝相應的驅動程序。Silicon Labs提供了免版稅的VCP驅動程序，用戶可以從官方網站下載并安裝。

4. 兼容性測試：在將設備投入市場之前，建議進行廣泛的兼容性測試，以確保設備能夠在不同的操作系統和硬件平臺上正常工作。

5. 技術支持：Silicon Labs提供了豐富的技術文檔、開發工具和技術支持服務。如果在開發過程中遇到問題，可以查閱官方文檔或聯系技術支持團隊尋求幫助。

綜上所述，Silicon Labs CP2103-GMR是一款功能強大、易于使用的USB至UART橋接控制器芯片。它憑借其高度集成、靈活配置、廣泛兼容性和低功耗等特點，在通信、傳感、工業自動化等多個領域得到了廣泛應用。通過合理的電路設計和軟件開發，可以充分發揮CP2103-GMR的性能優勢，為設備帶來更加便捷和高效的USB接口解決方案。