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免外圍電路的單片機(jī)串口一鍵下載方案

一、概述

CH340X/N/K/CH343/CH342等USB轉(zhuǎn)串口芯片可實(shí)現(xiàn)不同類型MCU串口一鍵下載功能，對(duì)于支持多模式啟動(dòng)的STM32Fxxx/CH32Fxxx/CH32Vxxx等系列、ESP系列等MCU，使用CH340X、CH343和CH342芯片時(shí)無(wú)需外圍三極管等邏輯控制電路，將芯片提供的輸出信號(hào)腳直連MCU的BOOT與RESET復(fù)位引腳即可實(shí)現(xiàn)MCU BOOT和APP模式的控制切換和固件下載。對(duì)于AVR系列，51系列等MCU，可使用小封裝，內(nèi)置防倒灌設(shè)計(jì)等功能的芯片型號(hào)。除USB轉(zhuǎn)串口下載方案，相關(guān)方案還有：以太網(wǎng)遠(yuǎn)程一鍵下載、藍(lán)牙無(wú)線一鍵下載方案等。

STM32Fxxx/CH32Fxxx/CH32Vxxx等系列MCU 


ESP32/8266等系列MCU

51系列MCU

二、方案特點(diǎn)

  • 電路精簡(jiǎn)可靠，串口上電、掉電、打開(kāi)、關(guān)閉等操作均不影響MCU運(yùn)行模式。

          傳統(tǒng)一鍵下載電路需要2個(gè)三極管配合使用以保持BOOT常態(tài)低電平以及防止串口有動(dòng)作時(shí)MCU誤復(fù)位或誤進(jìn)BOOT下載模式。

  • 兼容MCU下載軟件，無(wú)需修改。
  • 支持一鍵下載

           利用USB的熱插拔特性和CH343PT插拔庫(kù)函數(shù)，可在軟件端實(shí)現(xiàn)插入后自動(dòng)下載。

  • 提供QFN16、MSOP10、ESSOP10、SOP8等封裝，還可定制封裝。
  • CH343支持串口IO獨(dú)立供電，可支持5V/3.3V/2.5V/1.8V等串口通訊，支持防向內(nèi)電流倒灌。待機(jī)模式下最低功耗僅2uA。
  • CH340K內(nèi)置雙向防倒灌設(shè)計(jì)、CH340X和批號(hào)4開(kāi)頭的CH340C/N的IO支持5V耐壓和防向內(nèi)電流倒灌。

三、下載原理及電路說(shuō)明

3.1 STM32Fxxx/CH32Fxxx/CH32Vxxx等系列MCU

MCU啟動(dòng)模式：

MCU為低電平復(fù)位，硬件上需要滿足MCU復(fù)位后自動(dòng)進(jìn)入“串口下載”模式。下載時(shí)序示意圖：

CH340X和MCU串口連接參照：

基于CH340X實(shí)現(xiàn)的32V/F系列MCU一鍵下載電路

CH340X芯片，6#腳外接3～5.6KΩ下拉電阻時(shí)會(huì)自動(dòng)切換為增強(qiáng)DTR功能，引腳默認(rèn)為輸入狀態(tài)，由下拉電阻保持為低電平，但可以由應(yīng)用程序設(shè)置DTR引腳輸出高電平或不輸出，用于多模式MCU下載。

進(jìn)行一鍵下載時(shí)，計(jì)算機(jī)端下載軟件打開(kāi)串口，先設(shè)置DTR（BOOT0）為高電平、設(shè)置RTS#（RESET）為低電平、再高電平，MCU自動(dòng)復(fù)位進(jìn)入BOOT下載程序。下載完成后，需恢復(fù)DTR為低電平、設(shè)置RTS#（RESET）為低電平、再高電平，MCU自動(dòng)復(fù)位后正常運(yùn)行應(yīng)用程序。
注：

  • CH340X的6#外接的下拉電阻，建議4.7K。除用于CH340X啟用DTR功能外，兼做MCU 的BOOT0下拉電阻。
  • CH340X的串口電壓由芯片VCC供電電壓決定，使用時(shí)需注意電壓匹配 
3.2 ESP32/8266等系列MCU

ESP系列MCU啟動(dòng)模式：

MCU為低電平復(fù)位，硬件上需要滿足MCU復(fù)位后自動(dòng)進(jìn)入“串口下載”模式。下載時(shí)序示意圖：
 
CH340X/CH343P和MCU串口連接參照：

基于CH340X實(shí)現(xiàn)的ESP32/8266系列MCU一鍵下載電路

基于CH343P實(shí)現(xiàn)的ESP32/8266系列MCU一鍵下載電路

進(jìn)行一鍵下載時(shí)，計(jì)算機(jī)端下載軟件打開(kāi)串口，先設(shè)置DTR#（IO0）為低電平、設(shè)置RTS#（EN）為低電平、再高電平，MCU自動(dòng)復(fù)位進(jìn)入BOOT下載程序。
注：

  • CH340X芯片，5#腳和6#腳之間串接3～5.6KΩ電阻時(shí)#6腳會(huì)自動(dòng)切換為推挽輸出的DTR#功能，引腳默認(rèn)為強(qiáng)高電平，由應(yīng)用程序設(shè)置DTR引腳輸出高低電平。
  • CH340X的串口電壓由芯片VCC供電電壓決定，CH343的串口電壓由芯片VIO供電電壓決定，使用時(shí)需注意電壓匹配