WCH (南京沁恒) USB转换芯片 CH340K 中文资料

CH340K 是由南京沁恒微电子股份有限公司（WCH）推出的一款USB转串口芯片，它主要用于将USB接口转换为标准串口（RS232、RS485、UART）接口，以便在计算机和串口设备之间进行通信。CH340系列芯片包括多个型号，如CH340G、CH340T、CH340C、CH340E等，它们在功能和封装上有所不同，但基本原理相似，均用于USB转串口的转换。

• CH340G：较为常见的USB转串口芯片，支持3.3V和5V电源，带有外部晶振。

• CH340T：体积较小，适用于紧凑型设计的设备。

• CH340C：不需要外部晶振，集成了内部时钟。

• CH340E：封装更小，适用于便携设备和小尺寸产品。

概述

CH340 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转串口或者 USB 转打印口。在串口方式下，CH340 提供常用的 MODEM 联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到 USB 总线。有关 USB 转打印口的说明请参考手册(二)CH340DS2。

特点

● 全速 USB 设备接口，兼容 USB V2.0。

● 仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 增加额外串口。

● 计算机端 Windows 操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。

● 硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps～2Mbps。

● 支持常用的 MODEM 联络信号 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。

● 通过外加电平转换器件，提供 RS232、RS485、RS422 等接口。

● CH340R 芯片支持 IrDA 规范 SIR 红外线通讯，支持波特率 2400bps 到 115200bps。

● 内置固件，软件兼容 CH341，可以直接使用 CH341 的 VCP 驱动程序。

● 支持 5V 电源电压和 3.3V 电源电压。

● CH340C/N/K/E/X/B 内置时钟，无需外部晶振，CH340B 还内置 EEPROM 用于配置序列号等。

● 提供 SOP-16、SOP-8 和 SSOP-20 以及 ESSOP-10、MSOP-10 无铅封装，兼容 RoHS。

功能说明

时钟、复位、电源、连接

CH340G/CH340T/CH340R 芯片正常工作时需要外部向 XI 引脚提供 12MHz 的时钟信号。一般情况下，时钟信号由 CH340 内置的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路只需要在 XI 和 XO 引脚之间连接一个 12MHz 的晶体，并且分别为 XI 和 XO 引脚对地连接振荡电容。

CH340C/N/K/E/X/B 芯片都已内置时钟发生器，无需外部晶体及电容。

CH340 芯片内置了电源上电复位电路。CH340B 芯片还提供了低电平有效的外部复位输入引脚。CH340 芯片支持 5V 电源电压或者 3.3V 电源电压。当使用 5V 工作电压时，CH340 芯片的 VCC 引脚输入外部 5V 电源，并且 V3 引脚应该外接容量为 0.1uF 的电源退耦电容。当使用 3.3V 工作电压时，CH340 芯片的 V3 引脚应该与 VCC 引脚相连接，同时输入外部的 3.3V 电源，并且与 CH340 芯片相连接的其它电路的工作电压不能超过 3.3V。

CH340X 和批号 4 开头的 CH340C/N 的 IO 支持 5V 耐压，防向内电流倒灌。

CH340K 不仅防向内电流倒灌，并且降低了对外驱动能力，可减少 CH340 向外的电流倒灌。

CH340 芯片自动支持 USB 设备挂起以节约功耗，NOS#引脚为低电平时将禁止 USB 设备挂起。

CH340G/C/T/K 芯片的 DTR#引脚在 USB 配置完成之前作为配置输入引脚，可以外接 4.7KΩ的下拉电阻在 USB 枚举期间产生默认的低电平，通过配置描述符向 USB 总线申请更大的电源电流。

CH340 芯片内置了 USB 上拉电阻，UD+和 UD-引脚应该直接连接到 USB 总线上。异步串口方式下 CH340 芯片的引脚包括：数据传输引脚、MODEM 联络信号引脚、辅助引脚。数据传输引脚包括：TXD 引脚和 RXD 引脚。串口输入空闲时，RXD 应为高电平。对于 CH340G/C/T/R芯片，如果 R232 引脚为高电平启用辅助 RS232 功能，那么 RXD 引脚内部自动插入一个反相器，默认为低电平。串口输出空闲时，CH340G/C/N/E/X/B/T 芯片的 TXD 为高电平，CH340K 芯片的 TXD 为微弱的高电平，CH340R 芯片的 TXD 为低电平。MODEM 联络信号引脚包括：CTS#引脚、DSR#引脚、RI#引脚、DCD#引脚、DTR#引脚、RTS#引脚，CH340C 还提供了 OUT#引脚。所有这些 MODEM 联络信号都是由计算机应用程序控制并定义其用途。

辅助引脚包括：IR#引脚、R232 引脚、CKO 引脚、ACT#引脚、TNOW 引脚。IR#引脚为低电平将启用红外线串口模式。R232 引脚用于控制辅助 RS232 功能，R232 为高电平时 RXD 引脚输入自动反相。ACT#引脚为 USB 设备配置完成状态输出(例如 USB 红外适配器就绪)。TNOW 引脚以高电平指示 CH340正在从串口发送数据，发送完成后为低电平，在 RS485 等半双工串口方式下，TNOW 可以用于指示串口收发切换状态。IR#和 R232 引脚只在上电复位后检查一次。

CH340B 的配置信息

CH340B 芯片还提供了 EEPROM 配置数据区域，可以通过专用的计算机工具软件为每个芯片设置产品序列号等信息，配置数据区域如下表所示。

DTR 与多模式 MCU 下载

对于 CH340X，6#引脚默认为 TNOW，上电或复位期间有弱上拉，正常工作期间输出 TNOW 用于半双工收发切换。通过为 6#引脚外加电阻，可以将 TNOW 切换为 DTR#，两种选项如下：

①、如果为 6#引脚外接 4.7KΩ 下拉电阻到 GND，那么将进入开源 DTR 增强模式，6#引脚自动切换为开源驱动的 DTR#用于连接 MCU 的 BOOT 模式引脚，默认 DTR#为不输出，被外部电阻保持为低电平，但可以由应用程序设置 DTR#引脚输出高电平或不输出，用于 DTR#默认低电平的多模式 MCU 下载。

②、如果在 6#引脚与 5#引脚之间接 4.7KΩ 电阻，那么将进入推挽 DTR 增强模式，6#引脚自动切换为推挽驱动的 DTR#用于连接 MCU 的控制引脚，可以由应用程序设置 DTR#引脚输出高电平或低电平，用于 DTR#默认高电平的多模式 MCU 下载。

对于批号 4 开头且末 3 位大于 B40 的 CH340C，8#引脚默认为 OUT#，上电或复位期间有弱上拉，正常工作期间为 MODEM 的 OUT#输出。如果为 8#引脚外接 4.7KΩ 下拉电阻，那么将进入开源 DTR 增强模式，8#引脚自动切换为开源驱动的第二 DTR#用于连接 MCU 的 BOOT 模式，默认第二 DTR#为不输出，被外部电阻保持为低电平，但可以由应用程序设置此 DTR#引脚输出高电平或不输出，用于 DTR#默认低电平的多模式 MCU 下载。另外，13#引脚原 DTR#用于 DTR#默认高电平的多模式 MCU 下载。

串口特性

CH340 内置了独立的收发缓冲区，支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据包括 1个低电平起始位、5、6、7 或 8 个数据位、1 个或 2 个高电平停止位，支持奇校验/偶校验/标志校验/空白校验。CH340 支持常用通讯波特率：50、75、100、110、134.5、150、300、600、900、1200、1800、2400、3600、4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、460800、921600、1500000、2000000 等。

对于单向 1Mbps 及以上、或双向 500Kbps 及以上的应用，建议改用 CH343 启用硬件自动流控。

CH340 串口接收信号的允许波特率误差约 2%，CH340G/CH340T/CH340R 串口发送信号的波特率误差小于 0.3%，CH340C/340N/340K/340E/340X/340B 串口发送信号的波特率误差小于 1.2%。在计算机端的 Windows 操作系统下，CH340 的驱动程序能够仿真标准串口，所以绝大部分原串口应用程序完全兼容，通常不需要作任何修改。

CH340 可以用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 总线为计算机增加额外串口。通过外加电平转换器件，可以进一步提供 RS232、RS485、RS422 等接口。

CH340R 只需外加红外线收发器，就可以通过 USB 总线为计算机增加 SIR 红外适配器，实现计算机与符合 IrDA 规范的外部设备之间的红外线通讯。

工作原理

CH340K 芯片的工作原理是通过集成的USB控制器和串口控制器，实现USB信号和串口信号之间的转换。其内部主要包括以下几个模块：

1. USB 控制器：负责USB协议的解析和数据传输。

2. 串口控制器：负责串口数据的发送和接收。

3. 数据缓冲区：用于存储从USB接收到的数据以及待发送的串口数据。

4. 时钟电路：提供芯片内部所需的工作时钟。

当CH340K芯片连接到计算机的USB端口时，计算机识别到该设备并加载相应的驱动程序。随后，CH340K芯片通过USB控制器与计算机进行通信，将从计算机接收到的USB数据通过串口控制器转换为串口数据输出，反之亦然。

特点

CH340K 具有以下几个主要特点：

1. 高集成度：内部集成了USB控制器和串口控制器，简化了设计和开发。

2. 广泛兼容性：支持多种操作系统，包括Windows、Linux、Mac OS等。

3. 稳定可靠：具有较高的数据传输稳定性和抗干扰能力。

4. 简单易用：通过USB接口即插即用，开发者无需进行复杂的配置。

5. 支持多种串口协议：包括RS232、RS485、UART等，满足不同应用需求。

6. 低功耗：支持低功耗模式，适用于便携设备。

应用

CH340K广泛应用于各类需要USB转串口通信的场合，具体包括：

1. 单片机系统开发：常用于单片机与计算机之间的调试和数据传输。

2. 嵌入式系统：用于嵌入式设备的通信接口转换。

3. 工业自动化：在工业控制系统中，作为USB与串口设备的通信桥梁。

4. 仪器仪表：用于各种仪器仪表的数据采集和控制。

5. POS机和金融终端：在POS机和其他金融终端中，实现数据的传输和交换。

6. 智能家居：在智能家居设备中，作为USB接口与串口设备之间的转换器。

参数

以下是CH340K的主要参数：

• 供电电压：3.3V 或 5V

• 工作温度：-40℃ 到 +85℃

• 封装形式：SOP-16

• USB版本：支持USB 2.0全速模式（12Mbps）

• 串口速率：支持300bps 到 1Mbps

• 驱动支持：提供Windows、Linux、Mac OS驱动程序

具体参数详见芯片手册。

1. 电源参数：支持宽范围的供电电压，典型值为3.3V或5V。

2. 工作温度范围：从-40℃到+85℃，适用于各种工业环境。

3. 封装尺寸：采用SOP-16封装，便于集成到各种电路板中。

4. 数据传输速率：支持的串口波特率范围广，从低速300bps到高速1Mbps，满足不同数据传输速率的需求。

5. USB兼容性：支持USB 2.0全速模式（12Mbps），与大多数USB接口设备兼容。

6. 驱动程序：提供多平台驱动支持，包括Windows、Linux、Mac OS，便于在不同操作系统下使用。

CH340K芯片由于其稳定性、兼容性和易用性，被广泛应用于单片机开发、嵌入式系统、工业自动化、仪器仪表、POS机等多个领域，是一种理想的USB转串口解决方案。