Silicon Labs CP2103-GMR USB芯片中文資料

一、型號(hào)與類型

Silicon Labs CP2103-GMR是一款高度集成的USB至UART（通用異步收發(fā)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(tǒng)RS-232/RS-485接口設(shè)備升級(jí)為USB接口的應(yīng)用場(chǎng)景。CP2103-GMR采用QFN（Quad Flat No-leads Package，四邊無(wú)引腳扁平封裝）封裝，具體型號(hào)為QFN-28，即該芯片有28個(gè)引腳，封裝尺寸為5x5毫米，非常適合于空間緊湊的電子設(shè)備設(shè)計(jì)。

　　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(jiǎn)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(shè)計(jì).包括一個(gè)USB 2.0全速功能控制器,USB收發(fā)器,振蕩器,EEPROM以及異步串行數(shù)據(jù)總線,帶有完整調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào).EEPROM通過(guò)USB可在板上進(jìn)行編程,允許編程步驟可以集成到產(chǎn)品制造和測(cè)試過(guò)程中.

　　集成USB收發(fā)器,無(wú)需外部電阻器

　　集成時(shí)鐘,無(wú)需外部晶振

　　片上上電復(fù)位電路

　　支持硬件或X-ON/X-OFF握手

　　應(yīng)用

　　通信與網(wǎng)絡(luò),傳感與儀器,成像,視頻和目視

　　CP2103-GMR中文參數(shù)

　　制造商:Silicon Laboratories

　　產(chǎn)品種類:USB芯片

　　安裝風(fēng)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(biāo):Silicon Labs

　　高度:0.88 mm

　　長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)USB接口與UART接口之間的雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸。它內(nèi)部集成了USB 2.0全速功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器、EEPROM（電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）以及異步串行數(shù)據(jù)總線（UART）。通過(guò)這些集成組件，CP2103-GMR能夠簡(jiǎn)化USB至UART轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，減少外部元件的數(shù)量，從而節(jié)省PCB（印制電路板）空間。

1. USB 2.0全速功能控制器：負(fù)責(zé)處理USB協(xié)議層的通信，支持USB 2.0全速（Full-Speed）模式，數(shù)據(jù)傳輸速率為12 Mbps。

2. USB收發(fā)器：用于物理層的數(shù)據(jù)傳輸，支持USB差分信號(hào)的接收和發(fā)送，無(wú)需外部電阻器。

3. 振蕩器：提供芯片內(nèi)部所需的時(shí)鐘信號(hào)，無(wú)需外部晶振，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

4. EEPROM：集成有1024字節(jié)的EEPROM，用于存儲(chǔ)USB設(shè)備的配置信息，如供應(yīng)商ID、產(chǎn)品ID、序列號(hào)、電源描述符等。這些信息可以通過(guò)USB接口進(jìn)行編程，便于在制造和測(cè)試過(guò)程中集成編程步驟。

5. 異步串行數(shù)據(jù)總線（UART）：提供標(biāo)準(zhǔn)的UART接口，支持多種數(shù)據(jù)格式（如數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)等）和波特率（300 bps至1 Mbps），實(shí)現(xiàn)與RS-232/RS-485等傳統(tǒng)串行設(shè)備的通信。

三、特點(diǎn)

1. 高度集成：集成了USB收發(fā)器、振蕩器、EEPROM等關(guān)鍵組件，減少了外部元件數(shù)量，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和成本。

2. 靈活配置：EEPROM支持通過(guò)USB進(jìn)行編程，便于自定義USB設(shè)備信息，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)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(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使得基于CP2103-GMR的設(shè)備能夠作為PC的COM端口使用，無(wú)需修改現(xiàn)有系統(tǒng)固件。

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

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

四、應(yīng)用

CP2103-GMR廣泛應(yīng)用于需要將傳統(tǒng)RS-232/RS-485接口設(shè)備升級(jí)為USB接口的各種場(chǎng)景。具體包括但不限于：

1. 通信與網(wǎng)絡(luò)：在通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，CP2103-GMR可以實(shí)現(xiàn)USB接口與串行接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，滿足設(shè)備間的通信需求。

2. 傳感與儀器：在傳感器、測(cè)量?jī)x器等設(shè)備中，CP2103-GMR可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

3. 成像、視頻和目視：在攝像頭、視頻設(shè)備等應(yīng)用中，CP2103-GMR可以實(shí)現(xiàn)USB接口與圖像傳感器的數(shù)據(jù)連接，支持高清視頻數(shù)據(jù)的傳輸和處理。

4. 便攜設(shè)備：在智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備中，CP2103-GMR可以用于USB接口與外設(shè)（如鍵盤、鼠標(biāo)等）的數(shù)據(jù)傳輸和控制。

5. 工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)控制系統(tǒng)中，CP2103-GMR可以實(shí)現(xiàn)USB接口與PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器等設(shè)備的通信，提高工業(yè)自動(dòng)化的水平和效率。

五、參數(shù)

以下是CP2103-GMR的主要參數(shù)：

• 制造商：Silicon Laboratories Inc.

• 產(chǎn)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(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)12 Mbps

• UART特性：

• 支持波特率范圍：300 bps至1 Mbps

• 數(shù)據(jù)位：5、6、7、8位可選

• 停止位：1、1.5、2位可選

• 奇偶校驗(yàn)：無(wú)、奇、偶校驗(yàn)可選

• 硬件/軟件流控制（RTS/CTS, XON/XOFF）

• EEPROM：

• 容量：1024字節(jié)

• 可編程內(nèi)容：供應(yīng)商ID（VID）、產(chǎn)品ID（PID）、設(shè)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(hào)輸入/輸出容差符合USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)

• UART接口支持RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換（需外部轉(zhuǎn)換電路）

• 支持自動(dòng)掛起/恢復(fù)功能，降低功耗

• 軟件支持：

• 提供免版稅的虛擬COM端口（VCP）驅(qū)動(dòng)程序，支持Windows、Mac OS、Linux等多種操作系統(tǒng)

• 提供開(kāi)發(fā)工具包（SDK），包含示例代碼、調(diào)試工具等，方便開(kāi)發(fā)者進(jìn)行設(shè)備開(kāi)發(fā)和調(diào)試

• 環(huán)境特性：

• 符合RoHS（限制使用有害物質(zhì)）標(biāo)準(zhǔn)

• 封裝材料符合無(wú)鉛要求

• 引腳功能：

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

• 詳細(xì)的引腳定義和功能描述可在Silicon Labs的官方數(shù)據(jù)手冊(cè)中找到

六、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. 電路設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)基于CP2103-GMR的電路時(shí)，需要確保電源供應(yīng)穩(wěn)定且符合規(guī)格要求。同時(shí)，對(duì)于需要連接RS-232/RS-485接口的設(shè)備，需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換電路。

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

3. 驅(qū)動(dòng)程序安裝：在使用基于CP2103-GMR的設(shè)備時(shí)，需要在PC上安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。Silicon Labs提供了免版稅的VCP驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以從官方網(wǎng)站下載并安裝。

4. 兼容性測(cè)試：在將設(shè)備投入市場(chǎng)之前，建議進(jìn)行廣泛的兼容性測(cè)試，以確保設(shè)備能夠在不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)上正常工作。

5. 技術(shù)支持：Silicon Labs提供了豐富的技術(shù)文檔、開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)支持服務(wù)。如果在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以查閱官方文檔或聯(lián)系技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)尋求幫助。

綜上所述，Silicon Labs CP2103-GMR是一款功能強(qiáng)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(diǎn)，在通信、傳感、工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)，可以充分發(fā)揮CP2103-GMR的性能優(yōu)勢(shì)，為設(shè)備帶來(lái)更加便捷和高效的USB接口解決方案。