CH340-中文基础手册.doc

USB 转串口芯片 CH340

1、概述

CH340 是一种 USB 总线转接芯片，实现 USB 转串口、USB 转 IrDA 红外或者 USB 转打印口。 在串口方式下，CH340 提供惯用 MODEM 联系信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通

串口设备直接升级到 USB 总线。关于 USB 转打印口阐明请参照手册（二）CH340DS2。 在红外方式下，CH340 外加红外收发器即可构成 USB 红外线适配器，实现 SIR 红外线通讯。

计算机

异步串口 UART/RS232/IrDA 红外 SIR

USB

或者

CH340

其他

转接芯片

USB 主机

转换并口打印机为 USB 打印机

2、特点

● 全速 USB 设备接口，兼容 USB V2.0，外围元器件只需要晶体和电容。

● 仿真原则串口，用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 增长额外串口。

● 计算机端 Windows 操作系统下串口应用程序完全兼容，无需修改。

● 硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps～2Mbps。

● 支持惯用 MODEM 联系信号 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。

● 通过外加电平转换器件，提供 RS232、RS485、RS422 等接口。

● 支持 IrDA 规范 SIR 红外线通讯，支持波特率 2400bps 到 115200bps。

● 由于是通过 USB 转换串口，因此只能做到应用层兼容，而无法绝对相似。

● 软件兼容 CH341，可以直接使用 CH341 驱动程序。

● 支持 5V 电源电压和 3.3V 电源电压。

● 提供 SSOP-20 无铅封装，兼容 RoHS。

3、封装

封装形式
塑体宽度
引脚间距
封装阐明
订货型号

SSOP-20
5.30mm
209mil
0.65mm
25mil
超小型 20 脚贴片
CH340T

SSOP-20
5.30mm
209mil
0.65mm
25mil
超小型 20 脚贴片
CH340R

4、引脚

引脚号

引脚名称

类型

引脚阐明 (括号中阐明仅针对 CH340R 型号)

19

VCC

电源

正电源输入端，需要外接 0.1uF 电源退耦电容

8

GND

电源

公共接地端，直接连到 USB 总线地线

5

V3

电源

在 3.3V 电源电压时连接 VCC 输入外部电源，

在 5V 电源电压时外接容量为 0.01uF 退耦电容

9

XI

输入

晶体振荡输入端，需要外接晶体及振荡电容

10

XO

输出

晶体振荡反相输出端，需要外接晶体及振荡电容

6

UD+

USB 信号

直接连到 USB 总线 D+数据线
7

UD-

USB 信号

直接连到 USB 总线 D-数据线
20

NOS#

输入

禁止 USB 设备挂起，低电平有效，内置上拉电阻

3

TXD

输出

串行数据输出(CH340R 型号为反相输出)

4

RXD

输入

串行数据输入，内置可控上拉和下拉电阻

11

CTS#

输入

MODEM 联系输入信号，清除发送，低(高)有效

12

DSR#

输入

MODEM 联系输入信号，数据装置就绪，低(高)有效

13

RI#

输入

MODEM 联系输入信号，振铃批示，低(高)有效

14

DCD#

输入

MODEM 联系输入信号，载波检测，低(高)有效

15

DTR#

输出

MODEM 联系输出信号，数据终端就绪，低(高)有效

16

RTS#

输出

MODEM 联系输出信号，祈求发送，低(高)有效

2

ACT#

输出

USB 配备完毕状态输出，低电平有效

18

R232

输入

辅助 RS232 使能，高电平有效，内置下拉电阻

NC.

空脚

CH340T：空脚，必要悬空
17

IR#

输入

CH340R：串口模式设定输入，内置上拉电阻，

低电平为 SIR 红外线串口，高电平为普通串口

1

CKO

输出

CH340T：时钟输出

NC.

空脚

CH340R：空脚，必要悬空

5、功能阐明

CH340 芯片内置了 USB 上拉电阻，UD+和 UD-引脚应当直接连接到 USB 总线上。 CH340 芯片内置了电源上电复位电路。

CH340 芯片正常工作时需要外部向 XI 引脚提供 12MHz 时钟信号。普通状况下，时钟信号由 CH340 内置反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路只需要在 XI 和 XO 引脚之间连接一种 12MHz 晶体， 并且分别为 XI 和 XO 引脚对地连接振荡电容。

CH340 芯片支持 5V 电源电压或者 3.3V 电源电压。当使用 5V 工作电压时，CH340 芯片 VCC 引脚 输入外部 5V 电源，并且 V3 引脚应当外接容量为 4700pF 或者 0.01uF 电源退耦电容。当使用 3.3V 工作电压时，CH340 芯片 V3 引脚应当与 VCC 引脚相连接，同步输入外部 3.3V 电源，并且与 CH340 芯片相连接其他电路工作电压不能超过 3.3V。

CH340 自动支持 USB 设备挂起以节约功耗，NOS#引脚为低电平时将禁止 USB 设备挂起。 异步串口方式下 CH340 芯片引脚涉及：数据传播引脚、MODEM 联系信号引脚、辅助引脚。 数据传播引脚涉及：TXD 引脚和 RXD 引脚。串口输入空闲时，RXD 应当为高电平，如果 R232 引脚 为高电平启用辅助 RS232 功能，那么 RXD 引脚内部自动插入一种反相器，默以为低电平。串口输出空

闲时，CH340T 芯片 TXD 为高电平，CH340R 芯片 TXD 为低电平。

MODEM 联系信号引脚涉及：CTS#引脚、DSR#引脚、RI#引脚、DCD#引脚、DTR#引脚、RTS#引脚。 所有这些 MODEM 联系信号都是由计算机应用程序控制并定义其用途。

辅助引脚涉及：IR#引脚、R232 引脚、CKO 引脚、ACT#引脚。IR#引脚为低电平将启用红外线串口 模式。R232 引脚用于控制辅助 RS232 功能，R232 为高电平时 RXD 引脚输入自动反相。ACT#引脚为 USB

设备配备完毕状态输出（例如 USB 红外适配器就绪）。IR#和 R232 引脚只在上电复位后检查一次。 CH340 内置了独立收发缓冲区，支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据涉及 1 个低电平起始位、5、6、7 或 8 个数据位、1 个或 2 个高电平停止位，支持奇校验/偶校验/标志校验/

空白校验。CH340 支持惯用通讯波特率：50、75、100、110、134.5、150、300、600、900、1200、1800、2400、3600、4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、460800、921600、1500000、000 等。串口发送信号波特率误差小 于 0.3％，串口接受信号容许波特率误差不不大于 2％。

在计算机端 Windows 操作系统下，CH340 驱动程序可以仿真原则串口，因此绝大某些原串口 应用程序完全兼容，普通不需要作任何修改。

CH340 可以用于升级原串口外围设备，或者通过 USB 总线为计算机增长额外串口。通过外加电平 转换器件，可以进一步提供 RS232、RS485、RS422 等接口。

CH340 只需外加红外线收发器，就可以通过 USB 总线为计算机增长 SIR 红外适配器，实现计算机 与符合 IrDA 规范外部设备之间红外线通讯。

6、参数

6.1. 绝对最大值（临界或者超过绝对最大值将也许导致芯片工作不正常甚至损坏）

名称

参数阐明

最小值

最大值
单位

TA

工作时环境温度

-40

85
℃

TS

储存时环境温度

-55

125
℃

VCC
电源电压（VCC 接电源，GND 接地）
-0.5

6.5
V

VIO

输入或者输出引脚上电压

-0.5

VCC+0.5
V

6.2. 电气参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V，不涉及连接 USB 总线引脚）

（如果电源电压为 3.3V，则表中所有电流参数需要乘以 40％系数）

名称

参数阐明

最小值
典型值

最大值
单位

VCC
电源电压

V3 引脚不连 VCC 引脚
4.5
5

5.3
V

V3 引脚连接 VCC 引脚
3.3
3.3

3.8

ICC

工作时总电源电流

12

30
mA

ISLP
USB 挂起时总电源电流

VCC=5V

0.15

0.2
mA

VCC=3.3V

0.05

0.08
mA

VIL

低电平输入电压

-0.5

0.7
V

VIH

高电平输入电压

2.0

VCC+0.5
V

VOL
低电平输出电压（4mA 吸入电流）

0.5
V

VOH
高电平输出电压（3mA 输出电流）
VCC-0.5

V

（芯片复位期间仅 100uA 输出电流）

IUP
内置上拉电阻输入端输入电流
3
150

300
uA

IDN
内置下拉电阻输入端输入电流
-50
-150

-300
uA

VR
电源上电复位电压门限
2.3
2.6

2.9
V

6.3. 时序参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V）

名称

参数阐明

最小值
典型值

最大值
单位

FCLK
XI 引脚输入时钟信号频率
11.98
12.00

12.02
MHz

TPR
电源上电复位时间

20

50
mS

7、应用

7.1. USB 转 9 线串口（下图）

下图是由 CH340T 实现 USB 转 RS232 串口。CH340 提供了惯用串口信号及 MODEM 信号，通过 电平转换电路 U8 将 TTL 串口转换为 RS232 串口，端口 P11 是 DB9 插针，其引脚及功能与计算机普 通 9 针串口相似，U8 类似型号有 MAX213/ADM213/SP213/MAX211 等。

如果只需要实现 USB 转 TTL 串口，那么可以去掉图中 U8 及电容 C46/C47/C48/C49/C40。图中 信号线可以只连接 RXD、TXD 以及公共地线，其他信号线依照需要选用，不需要时都可以悬空。

P2 是 USB 端口，USB 总线涉及一对 5V 电源线和一对数据信号线，普通，+5V 电源线是红色，接 地线是黑色，D+信号线是绿色，D-信号线是白色。USB 总线提供电源电流最大可以达到 500mA，一 般状况下，CH340 芯片和低功耗 USB 产品可以直接使用 USB 总线提供 5V 电源。如果 USB 产品通 过其他供电方式提供常备电源，那么 CH340 也应当使用该常备电源，如果需要同步使用 USB 总线电 源，那么可以通过阻值约为 1Ω 电阻连接 USB 总线 5V 电源线与 USB 产品 5V 常备电源，并且两 者接地线直接相连接。

C8 容量为 4700pF 到 0.02μF，用于 CH340 内部电源节点退耦，C9 容量为 0.1μF，用于外部电源 退耦。晶体 X2、电容 C6 和 C7 用于时钟振荡电路。X2 是频率为 12MHz 石英晶体，C6 和 C7 是容量 为 22pF 独石或高频瓷片电容。如果 X2 选用低成本陶瓷晶体，那么 C6 和 C7 容量必要用该晶体 厂家推荐值，普通状况下是 47pF。

在设计印刷线路板 PCB 时，需要注意：退耦电容 C8 和 C9 尽量接近 CH340 相连引脚；使 D+和 D-信号线贴近平行布线，尽量在两侧提供地线或者覆铜，减少来自外界信号干扰；尽量缩短 XI 和 XO 引脚有关信号线长度，为了减少高频干扰，可以在有关元器件周边环绕地线或者覆铜。

7.2. USB 转 RS232 串口（下图）

图中是 USB 转最基本也最惯用 3 线制 RS232 串口，U5 为 MAX232/ICL232/SP232 等。

7.3. USB 转 RS232 串口，简版（下图）

图中也是 USB 转 3 线制 RS232 串口，该电路与 7.2.节功能相似，只是输出 RS232 信号电平 幅度略低。CH340 R232 引脚为高电平，启用了辅助 RS232 功能，只需外加二极管、三极管、电阻 和电容就可代替 7.2.节中专用电平转换电路 U5，因此硬件成本更低。

7.4. USB 红外适配器（下图）

下图是由 USB 转 IrDA 红外芯片 CH340R 和红外线收发器 U14（ZHX1810/HSDL3000 等类似型号） 构成 USB 红外线适配器。电阻 R13 用于削弱红外线发送过程中大电流对其他电路影响，规定不 高时可以去掉。限流电阻 R14 应当依照实际选用红外线收发器 U14 厂家推荐值进行调节。