Projekt: USB-RS232 Interface
Leider findet man an aktuellen PCs und Notebooks oft keine RS-232 Schnittstelle mehr. So lässt sich beispielsweise das auf dieser Seite vorgestellte EPROM Programmiergerät nicht an einem solchen Computer
betreiben. Zur Lösung dieses Problems gibt es fertige Adapter, die den Anschluss von seriellen Geräten über USB ermöglichen. In der Praxis zeigte sich aber, dass nicht alle im Handel angebotenen
Adapter zuverlässig funktionieren. Deshalb stelle ich hier ein USB 1.1 Interface vor, das mit meinen Projekten getestet wurde und zum Teil selbst aufgebaut werden kann.
Letzte Bearbeitung: 15.02.2004
Beschreibung
Kurze Vorgeschichte: Ursprünglich wollte ich ein fertiges USB-RS232 Kabel für meine Experimente benutzen, da die USB-Problematik doch recht komplex und (zumindest für mich) schwer zu durchschauen ist. Und
so entschied ich mich für ein handliches USB-RS232 Kabel von der Firma DeLock mit dem Chip PL-2303. Prinzipiell klappte damit auch die Kommunikation mit dem EPROM Programmiergerät, aber beim Senden von
großen Datenmengen vom PC zum Programmiergerät kam es immer wieder zu Übertragungsfehlern. Leider war das Problem nicht zu lösen, auch aktuelle Treiber brachten keinen Erfolg. Da man vor dem Kauf
eines fertigen Kabels leider nicht weiß, welches IC verwendet wird, habe ich kein weiteres Fertigprodukt gekauft und entschied mich für den Selbstbau.
Der im folgenden vorgestellte USB-RS232 Adapter verwendet den FT8U232AM von der Firma FTDI (siehe Links, Software). Dieser Chip ist zwar nicht der neueste aus dieser Produktserie, aber er hat
sich bewährt und es gibt fertige Treiber für fast alle gängigen Betriebssysteme. Allerdings ist dieser Chip nur im MQFP-Gehäuse mit einem Pin-Abstand von 0,8 mm erhältlich und da solche ICs
nicht gerade einfach zu verarbeiten sind (schon gar nicht auf Lochraster Platinen), habe ich hier auf den Bausatz "UM 100" von ELV zurückgegriffen:
Dieser Bausatz enthält eine Platine in der Größe von 48,2mm x 40mm und alle nötigen Bauelemente. Außerdem liegt noch eine Bauanleitung und eine Diskette mit der Treibersoftware für
Windows 98, 2000 und XP bei. Zum Anschluss an den PC benötigt man noch ein USB-Kabel (A-Stecker auf B-Stecker) und viel Geduld beim Bestücken der Platine. Wer sich letzteres nicht zutraut, der kann dieses
Modul auch als fertig bestückte Platine bestellen, welche allerdings ungefähr das Doppelte kostet. Dieses Modul stellt eine vollwertige RS-232 Schnittstelle mit allen Leitungen zur Verfügung. Diese liegen
allerdings im CMOS-Pegel vor und müssen erst mit Treibern in die typischen RS-232-Pegel (+/- 3...15V) umgewandelt werden. Im Folgenden beschreibe ich eine Schaltung, die auf einer Lochrasterplatine aufgebaut werden
kann und zusammen mit dem UM-100 Modul eine normgerechte RS-232 Schnittstelle bereitstellt. Aber es ist auch möglich, das UM-100 Modul ohne zusätzliche Treiberschaltungen zu nutzen. Beispielsweise kann man das
EPROM Programmiergerät mit einer kleinen Modifikation direkt mit dem UM-100 betreiben. Mehr Informationen dazu sind in der Beschreibung des EPROM Programmiergerätes zu
finden.
Ich möchte hier den Aufbau eines kompletten USB-RS232 Adapters beschreiben. Dazu wird zuerst das UM-100 aufgebaut, wobei man folgendes beachten sollte: Für JP1 wird nicht die beiliegende gerade Stiftleiste
verwendet, sondern stattdessen eine gewinkelte Ausführung. Später wird das Modul auf eine zusätzliche Treiberplatine aufgesteckt und dann würde der stehende Jumper stören. Der Kondensator C1
muss aus dem gleichen Grund liegend montiert werden. Die mitgelieferten Winkel werden nicht benötigt und können in der Bastelkiste verschwinden. Zum Aufbau des Modul will ich nicht viel Worte verlieren, da in
der beiliegenden Anleitung alles Wissenswerte drinsteht. Hat man die Lötarbeiten geschafft und alles nochmals genau kontrolliert, kann man einen Funktionstest durchführen. Der Jumper wird in die Stellung
"USB" gebracht und das Modul an den PC angesteckt. Das System sollte nun das Modul richtig erkennen und es wird die Treiberdiskette angefordert. Wenn alles erfolgreich verläuft, dann findet man das UM-100
bei Windows Betriebssystemen in der Systemsteuerung wieder und zwar einmal als USB-Controller und einmal als serielle Schnittstelle.
Schaltung
Wenn alles richtig funktioniert, kann es mit der nächsten Platine weitergehen. Diese enthält die RS-232 Treiber in Form eines MAX238CNG, außerdem noch 5 Kondensatoren, den RS-232 Anschluss und einen
Steckverbinder zum Aufstecken des UM-100 Moduls:
Experten werden sicher sofort erkennen, dass noch eine RS-232 Leitung fehlt, nämlich RI. Eigentlich war ein anderes Treiber-IC vorgesehen, aber der MAX238 war besser erhältlich. Leider fehlt ihm ein
Empfängertreiber, deshalb habe ich einfach auf die Leitung RI verzichtet, weil diese in der Praxis fast nie verwendet wird. Zur besseren Übersicht sind hier noch einmal alle wichtigen Anschlüsse des
UM-100 und deren weitere Führung in tabellarischer Form aufgelistet:
| Leitung | Anschluss UM-100 | MAX238-Treiber (CMOS) | MAX238-Treiber (RS-232) | RS-232 Anschluss |
| GND | 1 | 5 | ||
| DCD | 2 | 17 | 16 | 1 |
| DSR | 3 | 22 | 23 | 6 |
| RXD | 4 | 6 | 7 | 2 |
| RTS | 5 | 18 | 1 | 7 |
| TXD | 6 | 5 | 2 | 3 |
| CTS | 7 | 4 | 3 | 8 |
| DTR | 8 | 19 | 24 | 4 |
| RI | 9 | 9 (nicht genutzt) | ||
| +5V | 11 |
Aufbau
Alle benötigten Bauteile (siehe Stückliste) finden auf einer Lochrasterplatine mit einer Größe von 66mm x 48mm Platz. Man könnte es sicher auch noch kleiner
aufbauen, die Größe ergibt sich jedoch durch das verwendete TEKO 10007 Gehäuse. Da ich für K2 keine passende Buchsenleiste erhielt, habe ich eine Version mit 2x10 Anschlüssen verwendet. Es
steht dann beim Aufstecken des UM-100 Moduls auf beiden Seiten ein Anschlusspaar über, aber das ist kein Problem. Man muss nur beim Beschalten darauf achten, dass man die Anschlüsse richtig zählt.
Und so habe ich das komplette Gerät aufgebaut:
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Das linke Bild zeigt die fertig bearbeitete untere Gehäusehälfte. Die vom Hersteller vorgesehenen Befestigungen für die Platine müssen vorher vorsichtig herausgebrochen werden, das sie hier stören. Das gleiche gilt auch für die andere Gehäusehälfte. Im rechten Bild ist die fertig montierte Treiberplatine zu sehen. |
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Im linken Bild wurde das UM-100 Modul aufgesteckt und angeschraubt. In diesem Zustand ist das Interface voll funktionsfähig und kann schon mal getestet werden. Auf der rechten Seite sieht man die Anschlüsse des fertig montierten Gerätes. Die hervorstehenden Schraubenköpfe auf der Unterseite habe ich mit schnellhärtendem Zweikomponentenkleber überzogen, damit sie keine Kratzer auf Möbeln hinterlassen. |
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