USB–UART 下载/调试桥模块(CP2102 / CH340)

模块描述

把 MCU 的 UART 变成电脑 USB 虚拟串口(VCP),用于 下载程序、打印日志、上位机调参、数据回传。基本属于“电赛必带口粮”。

原理

USB 全速设备(12 Mbps)把 USB 数据封装为 UART 帧,桥接 TX/RX(可带 RTS/CTS)。常见芯片:CP2102/CP2102CCH340G。CP2102 典型全速 USB 2.0;CH340G 也常见标注 USB2.0 Full Speed 12 Mbps。([SparkFun][2])

接口

  • USB:Type-C / Micro-USB(建议 Type-C)
  • TTL 串口:TXD、RXD、GND(可选 RTS、CTS、DTR)
  • 供电:5V 输入(来自 USB),板上可带 3.3V LDO 输出给目标板(可选)

板上设置

  • 电平选择:3.3V / 5V(跳帽或焊盘)
  • 自动下载(可选):DTR/RTS 通过三极管/电平转换接到 EN/BOOT(ESP 类常用)
  • 指示灯:PWR、TX、RX
  • 串口排针:推荐 1×6(GND/5V/3V3/TX/RX/IO0)

电气指标(关键指标 + 典型器件)

  • USB:USB 2.0 Full Speed 12 Mbps(CP2102、CH340 常见)([SparkFun][2])
  • UART 波特率:工程常用 115200/921600;器件支持范围与驱动有关(CP2102 datasheet 常见描述)([SparkFun][2])
  • 逻辑电平:3.3V/5V(看模块设计)
  • 典型器件:CP2102/CP2102C、CH340G;ESD:USBLC6-2、SRV05-4;接口:Type-C 16P、Micro-USB

使用说明

  • 三线就能跑:GND 必接;TX↔RX 交叉连接
  • 电脑识别后先用串口助手/pyserial 验证,再接入你的上位机 GUI
  • 遇到“乱码/不稳定”:先统一波特率、检查地线、确认是 3.3V 还是 5V 电平(别把 5V TX 直怼 3.3V MCU)
  • 要长线:建议加 TVS、串联 22–33Ω 在 USB D+/D-,并用屏蔽线

关联赛题

  • 上位机联调、数据记录、参数在线整定(测控、控制、信号处理类题基本都会用到)([全国大学生电子设计竞赛][1])