工业控制器的未来（全球NO.1的总线控制器是）

提到总线控制器，因每个人接触的领域不同，可能第一时间想到的总线定义都不同有的想到的是 RS485 总线，有的是 RS232 总线，有的是 CAN 总线，有的是 PCI 总线，但是有一点是共同的，总线千千万，通信掉线时常有如何让你的总线接口在通信时候不翻车？除了可靠的硬件电路设计，你还得需要可靠的总线控制器芯片，来看看全球顶级的产品设计公司都在选些什么总线控制器，我来为大家科普一下关于工业控制器的未来?以下内容希望对你有帮助!

工业控制器的未来

提到总线控制器，因每个人接触的领域不同，可能第一时间想到的总线定义都不同。有的想到的是 RS485 总线，有的是 RS232 总线，有的是 CAN 总线，有的是 PCI 总线，但是有一点是共同的，总线千千万，通信掉线时常有。如何让你的总线接口在通信时候不翻车？除了可靠的硬件电路设计，你还得需要可靠的总线控制器芯片，来看看全球顶级的产品设计公司都在选些什么总线控制器。

下图是节选至目前 Bom2buy （由 Findchips 上权威的数据提供支持）展示的总线控制器 TOP 10 热度排行榜。

从器件排行榜上可以看到目前热度最高的总线控制器为 FTDI 公司的FT232RL-REEL，而 TOP 10 排行中 FTDI 占据了 3 个位置，据此不难推测出两点：FTDI 的产品受到用户认可；USB 转串口的市场需求非常大，毕竟 FTDI 的这 3 款器件都是 USB 转串口功能。

其次的话，Silicon labs 以及 Microchip 的 USB 转串口器件也占据了 TOP10 榜单的 3 个名额，再一次验证了全球使用频率最高的总线接口莫过于 USB 转串口了。最后剩下的都是博通的 PCI 接口，这种总线接口在工业、服务器、云存储等领域就用的比较多了，所以同样牢牢占据前 10 的宝座，但是都是属于同一家公司的产品，这就非常恐怖了，如果只从数据上来看，基本属于行业垄断了。

那么问题来了，这个数据是否可靠？相信即便我不问，有大批同志要喷了，“我大中国几块钱的 USB 转串口芯片不香嘛，为什么没上榜？这 30 多块钱一颗的能排第一？”

言之有理。据我推测，这个数据应该是不包含国产器件的，所以，在国内非常热门的 USB 转串口芯片如 CH340、PL2303都不在榜内。但是，无论作为采购人员还是硬件工程师，产品设计选型永远不会只考虑价格。虽然说这个榜单中的 FT232 价格贵，但胜在稳定可靠，所以即便贵，还是在很多 USB 转串口、编程器中使用这种方案。而像 CH340 这种虽然很便宜，确实也适合简单、低成本的 USB 转串口电路中，但是一旦波特率达到 115200，可能就会出现不稳定，延迟等问题。总之一句话，适合的才是最优的。所以无论是国产还是国外产，其实殊途同归，最终还是为产品服务。你需要更稳定可靠，性能更高的，那就选高端一点；如果本身就是走性价比路线，对性能无要求，那么便宜到白菜价的国产转串口芯片仍旧是首选。

回到本文的话题上，有一点是很明确，无论选择国内还是国外的器件，USB 转串口芯片是所有总线接口中需求量最大的，为何有这么大的需求量？都可以应用在哪些地方呢？

就以占据“国外”热门器件榜首 FT232RL 为例，来看看 USB 转串口芯片的应用方向。

作为 FT232 这颗器件最基本的应用功能，当然是 USB 转 RS232 接口了，其硬件电路设计如下图所示。

在 FT232R 的串行 UART 接口上使用 TTL 到 RS232 电平转换器 IC，将 FT232R 的 TTL 电平转换为 RS232 电平。可以使用目前通用的“ 213”系列 TTL 到 RS232 电平转换器来完成此电平转换。这些“ 213”器件通常有 4 个发射器和 5 个接收器，并具有内置电压转换器，可将 5V（标称）VCC 转换为 RS232 所需的 /- 9V。这些设备的一个有用功能是 SHDN＃引脚，该引脚可用于在 USB 挂起模式下将设备断电至低静态电流。

比如 Sipex SP213EHCA，这就是一款非常合适的电平转换 IC，它能够以高达 500k 的波特率进行 RS232 通信。如果可接受较低的波特率，则可以使用几种 pin-to-pin 的替代产品，例如 Sipex SP213ECA，美信 MAX213CAI 和 ADI ADM213E，它们都适用于最高 115.2k 波特率的通信。如果需要更高的波特率，美信 MAX3245CAI 器件可支持高达 1M 波特率的 RS232 通信速率。需要注意的是，MAX3245 与 213 系列器件的引脚不兼容，MAX 器件的 SHDN 引脚为高电平有效，应连接至 PWREN＃引脚而不是 SLEEP＃引脚。

在上面的示例中，CBUS0 和 CBUS1 已配置为 TXLED＃和 RXLED＃，并用于驱动两个 LED。

其次，我们再通过 RS485 收发器，可以实现 USB 转 RS485 接口。

在此应用中，在 FT232R 的串行 UART 接口上使用 TTL 到 RS485 电平转换器 IC（Sipex SP481）将 FT232R 的 TTL 电平转换为 RS485 电平。SP481 是基于 8 引脚 SOP 封装的 RS485 器件，在发送器和接收器上都有单独的启用。使用 RS485 时，仅在从 UART 发送字符时启用发送器。正是出于此目的，提供了 FT232R 上的 TXDEN 信号 CBUS 引脚选件，因此，发送器使能端已连接到已配置为 TXDEN 的 CBUS2。同样，CBUS3 已配置为 PWREN＃。该信号用于控制 SP481 的接收器使能。接收器使能为低电平有效，因此在 USB 挂起模式下，它连接至 PWREN＃引脚以禁用接收器。 CBUS2 = TXDEN 和 CBUS3 = PWREN＃是 FT232R 引脚的默认设备配置。

再者，USB 转 RS422 接口电路。

在此应用中，FT232R 的串行 UART 接口上使用了两个 TTL 到 RS422 电平转换器 IC，以将 FT232R 的 TTL 电平转换为 RS422 电平。同样市面上还是有很多合适的电平转换器。比如上图中使用在发送器和接收器上的 Sipex SP491。由于 SP491 发送器使能处于高电平有效，因此它以 SLEEP＃配置连接到 CBUS 引脚。 SP491 接收器使能为低电平有效，因此连接到 CBUS 引脚 PWREN＃配置。这样可以确保在同时启用 SP491 发射器和接收器时，设备处于活动状态；当设备处于 USB 挂起模式时，将禁用 SP491 发射器和接收器。

如果使用类似的应用，但设计是由 USB BUS 供电的，则可能有必要在 SP491 器件的 VCC 线中使用 P 通道逻辑电平 MOSFET（由 PWREN＃控制），以确保 USB 待机电流为满足 2.5mA。 SP491 被指定以最高 5 M 波特率的速率发送和接收数据。在此示例中，FT232R 将最大数据速率限制为 3 M 波特率。

或者还有 USB 转 MCU 的串口应用。

在此应用中，FT232R 使用 TXD 和 RXD 进行数据的发送和接收，并使用 RTS＃/ CTS＃信号进行硬件握手。 同样在此示例中，CBUS0 已配置为 12MHz 输出作为 MCU 时钟。其它的话 RI＃可以连接到 MCU 上的另一个 I/O 引脚，并用于将 USB 主机控制器从挂起模式唤醒。 如果 MCU 正在处理电源管理功能，则可以将 CBUS 引脚配置为 PWREN＃，并将其连接到 MCU 的 I/O 引脚。

作为总线控制器中热度榜 NO.1 的器件，FT232R 还是可圈可点的，可以施展的应用空间较多，在每个产品中的应用功能也可以灵活调整，但是万变不离其宗，我认为最核心的地方还是依托于现在生态庞大的 USB 接口，因而衍生出这种足以称为电路奇迹的 USB 转串口控制器。