FT2232D是一款由FTDI公司生产的USB转串行通信芯片，广泛应用于嵌入式系统、工业自动化和设备互联等领域。FT2232D具有强大的多功能性，支持双通道USB到串行/并行接口转换，能够实现多种通信协议的桥接。本文将详细介绍FT2232D的常见型号、工作原理、特点、应用和参数。

一、FT2232D芯片概述

FT2232D是FTDI系列中双通道USB转串行通信芯片的代表产品之一。它的主要功能是将USB接口转换为标准的串行接口，如UART、JTAG、SPI等。相比于单通道芯片（如FT232系列），FT2232D可以同时支持两个独立的通道，这使得其在一些需要多通道通信的应用场景中尤为适用。

1. 常见型号

FT2232D有多个封装型号，适应不同的应用需求。常见的型号包括：

• FT2232D：这是基础型号，采用LQFP封装，提供双通道的USB转串行/并行接口，支持多种通信协议。

• FT2232HL：这是FT2232D的高性能版本，具有更高的传输速度和更多的接口类型。

• FT2232H：此型号是FT2232D的升级版本，支持USB 2.0高速（480 Mbps）通信，并在性能和功耗方面进行了优化。

二、FT2232D的工作原理

FT2232D通过USB接口与主机设备进行通信，将USB信号转换为串行或并行信号，从而能够与微控制器、DSP、FPGA等嵌入式设备进行交互。其内部集成了两个独立的通信通道，每个通道可以配置为不同的工作模式，例如UART、SPI或JTAG等，支持多种协议的转换和桥接功能。

1. 数据通信

FT2232D的工作原理基于USB通信协议。通过USB接口接收来自主机的数据，并通过内部的USB引擎进行数据解析，将其转换为串行信号。每个通道可以独立工作，通过配置其相应的控制寄存器，能够实现灵活的通信协议选择和模式切换。

2. 双通道架构

FT2232D的双通道架构允许两个独立的串行接口同时工作，每个通道都具有独立的FIFO缓冲区，用于存储数据。这种设计提高了数据传输的效率，特别是在多任务或多线程通信的场景中，FT2232D能够有效减轻系统的负担。

3. 配置模式

FT2232D支持多种配置模式，每个通道可以分别配置为不同的接口模式，主要包括以下几种：

• UART模式：支持异步串行通信，常用于与微控制器或其他设备进行串行数据交互。

• JTAG模式：用于测试和调试，可以连接到FPGA或其他支持JTAG接口的设备。

• SPI模式：支持同步串行通信，常用于高速数据传输。

• I2C模式：支持I2C总线协议，可以与其他I2C设备进行通信。

三、FT2232D的特点

FT2232D具有诸多优点，适用于多种应用场景。以下是其主要特点：

1. 双通道设计

FT2232D最大的特点之一就是其双通道设计。这使得用户可以通过一个USB接口同时与两个串行设备进行通信，提高了通信效率。此外，两个通道可以分别配置为不同的通信模式，从而适应不同的通信需求。

2. 支持多种通信协议

FT2232D支持多种标准通信协议，如UART、SPI、I2C、JTAG等，这使得它在嵌入式系统设计中具有很强的适应性。用户可以通过配置寄存器轻松切换不同的协议，从而满足不同设备的通信要求。

3. 高速数据传输

FT2232D支持USB 2.0全速（12 Mbps）的数据传输速率，对于大多数嵌入式通信场景而言，这一速率已经足够。此外，其内置的FIFO缓冲区可以提高数据传输的稳定性和效率。

4. 简化的电路设计

FT2232D内部集成了大量的功能模块，如USB协议引擎、FIFO缓冲区、时钟发生器等，使得设计者无需额外添加复杂的外围电路，从而简化了电路设计，减少了PCB的空间占用和成本。

5. 低功耗

FT2232D在设计时充分考虑了功耗问题。其待机功耗非常低，适用于电池供电的便携式设备。同时，它支持USB总线供电，进一步降低了外部电源的需求。

6. 丰富的开发支持

FTDI公司为FT2232D提供了丰富的软件支持，包括驱动程序、开发工具包和示例代码。用户可以方便地在Windows、Linux和macOS等平台上使用FT2232D，无需编写复杂的底层驱动程序。

四、FT2232D的应用

由于FT2232D的多功能性和灵活性，它被广泛应用于各种嵌入式系统和工业自动化场景中。以下是一些常见的应用领域：

1. 嵌入式系统调试

FT2232D支持JTAG接口，因此它常被用作嵌入式系统调试工具。工程师可以通过FT2232D将USB接口转换为JTAG接口，从而对FPGA、CPLD、微控制器等器件进行调试和编程。

2. 串行设备通信

在需要将PC与串行设备通信的应用场景中，FT2232D是非常理想的选择。其双通道设计允许同时连接两个串行设备，适用于需要多个串行端口的嵌入式系统或自动化设备。

3. 工业自动化

FT2232D在工业自动化中广泛应用，例如用于控制和监控设备的通信桥接。其高可靠性和多协议支持使其成为工业现场设备通信的理想选择。

4. 测试与测量设备

在需要通过PC控制测试设备的场景中，FT2232D可以将USB接口转换为标准的串行接口，从而与各种测试与测量设备进行通信，实现远程控制和数据采集。

五、FT2232D的主要参数

FT2232D的技术参数对于选择和设计电路具有重要意义。以下是其主要参数：

六、FT2232D的工作模式详细分析

FT2232D芯片最为显著的一个特点是支持多种工作模式。其双通道设计不仅提供了丰富的接口选择，还可以通过不同的配置模式适应各种通信需求。以下是几种主要的工作模式的详细分析：

1. UART模式

UART（通用异步收发传输器）是FT2232D最常用的工作模式之一。它允许芯片通过串行接口与其他设备进行异步通信。典型的应用场景包括将USB接口转换为RS232或RS485串行通信。

在UART模式下，FT2232D的每个通道都可以独立工作。每个通道的串行数据通过USB发送到主机计算机，主机上的虚拟串口驱动程序（如FTDI提供的VCP驱动）可以将数据转换为标准串行接口数据，从而与PC应用程序通信。

优点：

• 异步通信：无需时钟信号，节省引脚资源。

• 波特率灵活：支持自定义波特率，从300bps到3Mbps。

• 数据稳定性：内置128字节的发送和接收缓冲区，有效提升数据传输的稳定性。

• 软硬件流控制：支持XON/XOFF的软流控制和RTS/CTS的硬流控制，保证数据传输的顺序性。

典型应用：通过UART模式，FT2232D可用于与微控制器、PLC等设备通信，或者作为调试接口使用。

2. JTAG模式

JTAG（联合测试行动组）是一种常用于调试嵌入式系统的串行协议。FT2232D内置对JTAG协议的支持，使得它成为FPGA编程和调试的常用工具。

在JTAG模式下，FT2232D的其中一个通道可以配置为标准的JTAG接口，用于连接到FPGA、CPLD或其他具有JTAG功能的设备。这使得工程师能够通过USB接口进行硬件调试、烧录和仿真等操作。

优点：

• 高效调试：通过JTAG接口，工程师可以直接调试硬件设备，快速定位故障。

• 编程灵活性：支持FPGA、CPLD等器件的在线烧录和配置，省去了专用编程器的需求。

• 多通道并行操作：FT2232D支持一个通道工作在JTAG模式，而另一个通道可同时进行UART等其他通信。

典型应用：FPGA的开发调试、嵌入式系统的故障诊断、硬件开发中的器件烧录。

3. SPI模式

SPI（串行外设接口）是一种同步通信协议，常用于高速数据传输。FT2232D可以将其中一个通道配置为SPI主机模式，用于与SPI外设进行数据交换。

在SPI模式下，FT2232D的时钟频率可以调节，使得其能够适应不同速率的SPI外设。它能够通过主机的USB接口与存储器、传感器等设备通信，实现数据采集和控制功能。

优点：

• 高速通信：支持高达6Mbps的SPI通信速率。

• 灵活配置：支持多种SPI工作模式（CPOL、CPHA），兼容不同的SPI设备。

• 多从设备支持：能够通过选择信号（CS）同时控制多个SPI设备。

典型应用：FT2232D在SPI模式下可以用于外部EEPROM的读写、传感器数据采集、液晶显示屏的控制等。

4. I2C模式

I2C是一种支持多主多从的串行通信总线。FT2232D通过其灵活的配置选项，可以将其配置为I2C主设备，以便与支持I2C协议的从设备进行通信。典型的I2C设备包括温度传感器、时钟芯片、ADC/DAC转换器等。

在I2C模式下，FT2232D的每个通道可以独立工作在I2C总线的主控模式，通过配置SDA和SCL信号线，能够有效控制从设备的数据读写。

优点：

• 多从设备支持：一个I2C主机可以同时控制多个从设备，只需配置不同的设备地址。

• 低引脚占用：I2C仅需要两根信号线（SDA和SCL），节省了硬件设计中的IO资源。

• 数据校验和重发机制：I2C支持错误检测和重发，提升了数据传输的可靠性。

典型应用：I2C模式常用于传感器数据采集、EEPROM数据读写、低速控制信号的传输等场景。

5. 并行FIFO模式

FT2232D不仅支持串行通信，还能配置为并行FIFO模式。在此模式下，它可以将USB数据以并行的形式传输给外设设备，适用于高速并行数据传输的场景。

优点：

• 高速并行传输：通过并行数据传输方式，能够显著提升传输速率，适合高数据吞吐量的应用。

• 通道独立性：每个通道可以配置为不同的工作模式，充分利用FT2232D的资源。

• 接口简单：并行FIFO模式不需要复杂的协议，传输简单，效率高。

典型应用：FT2232D的并行FIFO模式可用于图像传输、高速数据采集等需要大数据量传输的场景。

七、FT2232D的硬件设计要点

在实际应用中，设计工程师在使用FT2232D芯片进行电路设计时，需要注意一些关键的硬件设计要点，以确保电路的稳定性和性能的优化。

1. 电源设计

FT2232D可以在3.3V或5V工作电压下运行。因此，在设计中必须确保为芯片提供稳定的电源。如果使用3.3V供电，需考虑到USB接口的电源管理，以防止由于电压不匹配而导致通信故障。此外，在电源引脚上建议加上去耦电容以减小电源噪声。

2. USB接口电路

FT2232D的USB接口需要外部晶振或时钟源提供稳定的时钟信号。在设计中可以使用FTDI推荐的晶振（12MHz）和相关电容值，以确保通信的稳定性和可靠性。同时，USB接口的线路布局应尽量简短，并避免与其他高噪声信号线平行布线，以减少电磁干扰。

3. 数据接口设计

FT2232D的每个通道的串行/并行接口需要根据应用场景合理配置。设计时应确保信号的传输速率、IO电平和外设接口的匹配。例如，UART通信模式下要确保引脚的阻抗匹配和传输距离要求，而在SPI或I2C模式下则要配置合适的上拉电阻以保持总线稳定。

八、软件支持与驱动

FTDI公司为FT2232D提供了丰富的软件支持，简化了开发过程。无论是在Windows、Linux还是macOS平台上，FT2232D都可以通过安装FTDI提供的驱动程序进行通信。

1. VCP（虚拟串口）驱动

FT2232D的VCP驱动可以将其USB接口映射为计算机上的虚拟串口。通过VCP驱动，用户可以直接使用标准的串口通信软件（如PuTTY、Tera Term等）与FT2232D进行通信，极大地简化了应用开发。

2. D2XX驱动

对于需要更高性能或定制化通信的应用，FTDI提供了D2XX驱动。D2XX驱动直接与FT2232D通信，绕过操作系统的串口层，允许用户直接控制芯片的每个寄存器和接口，从而实现高效的自定义应用。

3. LabVIEW与FT2232D的集成

在自动化测试和数据采集领域，LabVIEW作为常用的开发工具，支持与FT2232D的集成。FTDI为LabVIEW提供了相关的驱动和示例代码，用户可以通过图形化界面实现与FT2232D的快速开发和通信。