4种常用的USB转串口芯片特性比较

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学电子设计，自然少不了使用串口通信。但现在的笔记本电脑基本上不带串口了，好在现在有USB转串口可以使用。市场上常见的USB转串口芯片主要有4个系列：CP2102、CH340、FT232、PL2303。



本文主要介绍了常见的这几种USB转串口的功能、特性，并对其输出波形进行了测试和对比（有些是特殊应用下的需求，自己摸索测试出来的，网上也找不到）。



一、主要功能对比

首先，用一张表比较它们的各种特性：





由上述表格可以看出，它们的区别还是有一些的。不过一般情况下都够用，比如5、6位数据发送，一般是很少用到的；高于1M的波特率对设计和应用场合要求比较高，容易出现误码，也用的很少；去除这些不太常用的特性，它们功能基本是一样的。



二、串口波形测试


我们先来测试一下它们的串口输出波形。



这里使用的芯片具体型号是：CP2102、CH340E、FT232RL、PL2303HX。其中，CP2102、PL2303是3.3V供电；CH340E、FT232RL是5V供电。



1）先设置为115200波特率、偶校验、1停止位，发送数据为连续的0x55，测试各芯片波形如下图所示，基本一致。





2）设置为115200波特率、偶校验、2停止位，发送数据仍为连续的0x55，测试各芯片波形如下图所示，也是基本一致的。



可以看到，2停止位时，和上一组图片相比，在两个字节之间，上一个字节的停止位到下一个字节的起始位间的宽度变宽了，变成了2个bit宽度。




3）设置为921600波特率、偶校验、1停止位，发送数据仍为连续的0x55，测试各芯片波形如下图所示。



可以看到，各芯片的波形有明显不同，主要是上一个字节的停止位到下一个字节的起始位的间隔。





仔细观察可以发现，FT232芯片的输出波形是最标准的，前一个字节的停止位到下一个字节的起始位间隔是一个bit的宽度；其他芯片的字节间隔都比一个bit宽度要宽一些，CP2102大于2个bit的宽度，CH340E等于2bit宽度，PL2303在1bit~2bit宽度之间。



所以，只有FT232芯片的字符是严格连续发送的。



4）设置为921600波特率、偶校验、2停止位，发送数据仍为连续的0x55，测试各芯片波形如下图所示。




对比上一组1停止位的波形，可以发现，2停止位的波形：CP2102、PL2303芯片的字符间隔还是偏大，大于2个bit宽度；而CH340E、FT232芯片的波形是标准的，间隔刚好2bit宽度。



综合上述现象可以看出，在波特率较低时（115200），各芯片都能输出较为校准的波形；在波特率较高时（921600），FT232芯片发送的字符是严格连续的，其他芯片字符间都有不同程度的延时。


三、收数测试


CP2102、PL2303、CH340E这三种芯片在发送时字符间有延时，那么接收时会不会也有延时要求，导致丢数呢？



经过测试，使用FT232作为发送端，其他几款芯片作为接收端，传输中没有出现丢失数据的情况。所以，即使发送端的数据字符间是连续无间隔的，这几款芯片的收数功能也是完全正常的，不会有丢数问题发生。



四、总结


1）这几种USB转串口的芯片，FT232系列的芯片稳定性是最好的；如果工作在高波特率，而且要求字符间没有间隔，那么需选用FT232芯片；很多知名厂家的工业测试设备都使用的它作为串口实现；价格较贵。



2）PL2303是台湾厂家的产品，稳定性较差，有出现过某些计算机高波特率使用时会蓝屏的情况，而且这个芯片市场上仿造、假冒的也比较多，做产品不建议使用。



3）一般的应用，如果价格敏感，可以选用CH340系列或CP2102系列，在业内的口碑都是很不错的。



4）这里特别提一下国产芯片CH340，价格和稳定性上都做的不错，有多种封装可选，国内踏踏实实做产品的典范，它家的其他类型的接口转换芯片也做得很不错。


来源：小白白学电子