Konwerter USBC-RS485

Budowa i działanie

Schemat modułu konwertera został pokazany na rysunku 1. Moduł zawiera dobrze z znany konwerter USB-UART typu FT232RL. Pracuje on w typowej konfiguracji interfejsu RS485, gdzie oprócz sygnałów transmisji RXD/TXD, generowany jest także sygnał TXEN sterujący pół-dupleksowym nadajnikiem-odbiornikiem RS485.

Rysunek 1. Schemat konwertera

Układ konwertera połączony jest z komputerem nadrzędnym poprzez złącze USBC typu USB4110. Zastosowanie nowocześniejszego interfejsu USBC, uwalnia od problemów związanych z gniazdami typu micro, zapewniając większą niezawodność połączenia. Układ FT232 oczywiście nie obsługuje pełnych możliwości USBC, a oferuje tylko tryb zgodności z USB2.0, dla którego gniazdo typu 4110 zostało zaprojektowane. Dzięki ograniczonej funkcjonalności USBC, możliwe stało się zredukowanie liczby wyprowadzeń gniazda do 16 (12 sygnałów), co czyni złącze łatwiejszym w lutowaniu także w warunkach warsztatu DIY. Wszystkie wyprowadzenia złącza 4110 są bezproblemowo dostępne i można je przylutować lutownicą z cienkim grotem, w przeciwieństwie do złącz w pełnej konfiguracji USBC, gdzie część wyprowadzeń ukryta jest pod złączem, co znacząco ogranicza możliwość montażu.
FT232RL pracuje w trybie zasilania z magistrali, diody RX, TX sygnalizują aktywny kierunek transmisji, dioda PW oznacza obecność zasilania.

Jako nadajnik/odbiornik RS485 zastosowano jest układ U2 typu MAX13082, o zwiększonym obciążeniu linii (zwiększona dopuszczalna ilość urządzeń magistrali do 256) i wbudowanej ochronie ESD do 15 kV. Układ zasilany jest napięciem 5 V i z takimi poziomami logicznymi komunikuje się z FT232RL. Sygnały interfejsu RS485 wyprowadzone są na złącze sprężynowe (samozaciskowe) typu WAGO250-3 (na płytce pozostawione są także otwory pod klasyczne złącze śrubowe DG).

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na miniaturowej dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 2. Montaż nie wymaga opisu. Po podłączeniu do komputera z systemem Windows moduł jest wykrywany automatycznie.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB

W fabrycznej konfiguracji układ FT232 obsługuje interfejs RS485, bez dodatkowych zmian. Warto jednak uruchomić konfigurator FT_prog.exe i sprawdzić konfigurację wyprowadzeń IO – rysunek 3 oraz ustawić maksymalny pobierany prąd z USB na 250 mA – rysunek 4. Można też posłużyć się przygotowanym plikiem konfiguracji USBC_FT232RL_Grove485.xml zamieszczonym w materiałach dodatkowych, wgrywając go do układu FT232RL przy pomocy FT_Prog.exe.

Rysunek 3. Konfiguracja wyprowadzeń IO układu FT232

Rysunek 4. Konfiguracja układu FT232 – ustawienie maksymalnego pobieranego prądu

Dla sprawdzenia transmisji, można połączyć ze sobą dwa moduły konwertera i przeprowadzić transmisję znakową z dwóch terminali portu szeregowego lub podłączyć układ do urządzenia docelowego i sprawdzić poprawność komunikacji oraz sygnalizację transmisji RX, TX.

Adam Tatuś, EP