Silicon Labs CP2103-GMR USB芯片中文资料

一、型号与类型

Silicon Labs CP2103-GMR是一款高度集成的USB至UART（通用异步收发传输器）桥接控制器芯片。它属于USB芯片类别，特别适用于需要将传统RS-232/RS-485接口设备升级为USB接口的应用场景。CP2103-GMR采用QFN（Quad Flat No-leads Package，四边无引脚扁平封装）封装，具体型号为QFN-28，即该芯片有28个引脚，封装尺寸为5x5毫米，非常适合于空间紧凑的电子设备设计。

　　厂商名称：Silicon Labs

　　元件分类：USB芯片

　　中文描述： 接口,USB,USB至UART桥接,USB 2.0,1.8 V,3.6 V,QFN,28引脚

　　英文描述： Interface Bridges,USB to UART,3 V,3.6 V,QFN,28 Pins,-40°C

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　　CP2103-GMR概述

　　CP2103-GM是一款高度集成USB至UART桥控制器,提供简单的解决方案,使用少量元件,较小PCB空间,添加USB至RS-232/RS-485设计.包括一个USB 2.0全速功能控制器,USB收发器,振荡器,EEPROM以及异步串行数据总线,带有完整调制解调器控制信号.EEPROM通过USB可在板上进行编程,允许编程步骤可以集成到产品制造和测试过程中.

　　集成USB收发器,无需外部电阻器

　　集成时钟,无需外部晶振

　　片上上电复位电路

　　支持硬件或X-ON/X-OFF握手

　　应用

　　通信与网络,传感与仪器,成像,视频和目视

　　CP2103-GMR中文参数

　　制造商:Silicon Laboratories

　　产品种类:USB芯片

　　安装风格:SMD/SMT

　　封装/箱体:MLP-28

　　系列:CP2103

　　电源电压-最大:3.6 V

　　电源电压-最小:3.6 V

　　最小工作温度:-55 C

　　最大工作温度:+125 C

　　封装:Reel

　　商标:Silicon Labs

　　高度:0.88 mm

　　长度:5 mm

　　工作电源电压:3.6 V

　　CP2103-GMR引脚图

二、工作原理

CP2103-GMR的主要功能是实现USB接口与UART接口之间的双向数据转换和传输。它内部集成了USB 2.0全速功能控制器、USB收发器、振荡器、EEPROM（电可擦可编程只读存储器）以及异步串行数据总线（UART）。通过这些集成组件，CP2103-GMR能够简化USB至UART转换电路的设计，减少外部元件的数量，从而节省PCB（印制电路板）空间。

1. USB 2.0全速功能控制器：负责处理USB协议层的通信，支持USB 2.0全速（Full-Speed）模式，数据传输速率为12 Mbps。

2. USB收发器：用于物理层的数据传输，支持USB差分信号的接收和发送，无需外部电阻器。

3. 振荡器：提供芯片内部所需的时钟信号，无需外部晶振，降低了系统设计的复杂性。

4. EEPROM：集成有1024字节的EEPROM，用于存储USB设备的配置信息，如供应商ID、产品ID、序列号、电源描述符等。这些信息可以通过USB接口进行编程，便于在制造和测试过程中集成编程步骤。

5. 异步串行数据总线（UART）：提供标准的UART接口，支持多种数据格式（如数据位、停止位、奇偶校验等）和波特率（300 bps至1 Mbps），实现与RS-232/RS-485等传统串行设备的通信。

三、特点

1. 高度集成：集成了USB收发器、振荡器、EEPROM等关键组件，减少了外部元件数量，降低了系统设计的复杂性和成本。

2. 灵活配置：EEPROM支持通过USB进行编程，便于自定义USB设备信息，满足不同应用场景的需求。

3. 易于使用：Silicon Labs提供了免版税的虚拟COM端口（VCP）设备驱动程序，使得基于CP2103-GMR的设备能够作为PC的COM端口使用，无需修改现有系统固件。

4. 广泛兼容性：支持多种操作系统（如Windows、Mac OS、Linux等）和USB协议版本（如USB 2.0），具有广泛的兼容性和应用潜力。

5. 低功耗：在正常工作状态下，CP2103-GMR的电源电流仅为20mA，有助于降低系统功耗。

四、应用

CP2103-GMR广泛应用于需要将传统RS-232/RS-485接口设备升级为USB接口的各种场景。具体包括但不限于：

1. 通信与网络：在通信设备、网络设备中，CP2103-GMR可以实现USB接口与串行接口之间的数据转换，满足设备间的通信需求。

2. 传感与仪器：在传感器、测量仪器等设备中，CP2103-GMR可以简化数据采集和传输的电路设计，提高设备的可靠性和稳定性。

3. 成像、视频和目视：在摄像头、视频设备等应用中，CP2103-GMR可以实现USB接口与图像传感器的数据连接，支持高清视频数据的传输和处理。

4. 便携设备：在智能手机、平板电脑等便携设备中，CP2103-GMR可以用于USB接口与外设（如键盘、鼠标等）的数据传输和控制。

5. 工业自动化：在工业控制系统中，CP2103-GMR可以实现USB接口与PLC（可编程逻辑控制器）、传感器等设备的通信，提高工业自动化的水平和效率。

五、参数

以下是CP2103-GMR的主要参数：

• 制造商：Silicon Laboratories Inc.

• 产品种类：USB芯片/输入/输出控制器接口集成电路

• 封装/外壳：QFN-28（5x5毫米）

• 电源电压：3.0 V至3.6 V（自供电）；4.0 V至5.25 V（USB总线供电）

• 电源电流：20 mA

• 工作温度：-40°C至+85°C

• USB版本：支持USB 2.0全速（Full-Speed），数据传输速率最高可达12 Mbps

• UART特性：

• 支持波特率范围：300 bps至1 Mbps

• 数据位：5、6、7、8位可选

• 停止位：1、1.5、2位可选

• 奇偶校验：无、奇、偶校验可选

• 硬件/软件流控制（RTS/CTS, XON/XOFF）

• EEPROM：

• 容量：1024字节

• 可编程内容：供应商ID（VID）、产品ID（PID）、设备描述符、配置描述符、接口描述符、字符串描述符、电源描述符等

• 电气特性：

• USB差分信号输入/输出容差符合USB 2.0标准

• UART接口支持RS-232/RS-485电平转换（需外部转换电路）

• 支持自动挂起/恢复功能，降低功耗

• 软件支持：

• 提供免版税的虚拟COM端口（VCP）驱动程序，支持Windows、Mac OS、Linux等多种操作系统

• 提供开发工具包（SDK），包含示例代码、调试工具等，方便开发者进行设备开发和调试

• 环境特性：

• 符合RoHS（限制使用有害物质）标准

• 封装材料符合无铅要求

• 引脚功能：

• 包括USB差分信号引脚（D+、D-）、UART信号引脚（TX、RX、GND）、电源引脚（VCC、GND）、配置引脚（如复位引脚、中断引脚）等

• 详细的引脚定义和功能描述可在Silicon Labs的官方数据手册中找到

六、开发与应用注意事项

1. 电路设计：在设计基于CP2103-GMR的电路时，需要确保电源供应稳定且符合规格要求。同时，对于需要连接RS-232/RS-485接口的设备，需要设计适当的电平转换电路。

2. 固件编程：虽然CP2103-GMR的USB功能主要由内置的固件控制，但在某些情况下（如自定义设备描述符），可能需要通过Silicon Labs提供的工具对EEPROM进行编程。

3. 驱动程序安装：在使用基于CP2103-GMR的设备时，需要在PC上安装相应的驱动程序。Silicon Labs提供了免版税的VCP驱动程序，用户可以从官方网站下载并安装。

4. 兼容性测试：在将设备投入市场之前，建议进行广泛的兼容性测试，以确保设备能够在不同的操作系统和硬件平台上正常工作。

5. 技术支持：Silicon Labs提供了丰富的技术文档、开发工具和技术支持服务。如果在开发过程中遇到问题，可以查阅官方文档或联系技术支持团队寻求帮助。

综上所述，Silicon Labs CP2103-GMR是一款功能强大、易于使用的USB至UART桥接控制器芯片。它凭借其高度集成、灵活配置、广泛兼容性和低功耗等特点，在通信、传感、工业自动化等多个领域得到了广泛应用。通过合理的电路设计和软件开发，可以充分发挥CP2103-GMR的性能优势，为设备带来更加便捷和高效的USB接口解决方案。