USB 转串口芯片CH340
中文手册 版本：1E wch
1、概述
CH340是一个USB 总线的转接芯片，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提供常用的MODEM 联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB 总线。有关USB 转打印口的说明请参考手册（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。
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。 ● 仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB 增加额外串口。 ● 计算机端Windows 操作系统下的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 。 ● 支持常用的MODEM 联络信号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 。 ● 软件兼容CH341，可以直接使用CH341的驱动程序。 ● 支持5V 电源电压和3.3V 电源电压。
● 提供SSOP-20和SOP-16无铅封装，兼容RoHS 。
3、封装
封装形式 塑体宽度 引脚间距 封装说明 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 SOP-16
3.9mm
150mil
1.27mm
50mil
标准的16脚贴片
CH340G
4、引脚
SSOP20 引脚号
SOP16
引脚号
引脚名称类型引脚说明  (括号中说明仅针对CH340R型号)
19 16 VCC 电源正电源输入端，需要外接0.1uF电源退耦电容8    1 GND 电源公共接地端，直接连到USB总线的地线
5    4 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 7 XI 输入晶体振荡的输入端，需要外接晶体及振荡电容
10 8 XO 输出晶体振荡的反相输出端，需要外接晶体及振荡电容
6    5 UD+ USB信号直接连到USB总线的D+数据线
7    6 UD- USB信号直接连到USB总线的D-数据线
20 无NOS# 输入禁止USB设备挂起，低电平有效，内置上拉电阻
3    2 TXD 输出串行数据输出(CH340R型号为反相输出)
4    3 RXD 输入串行数据输入，内置可控的上拉和下拉电阻
11 9 CTS# 输入MODEM联络输入信号，清除发送，低(高)有效
12 10 DSR# 输入MODEM联络输入信号，数据装置就绪，低(高)有效
13 11 RI# 输入MODEM联络输入信号，振铃指示，低(高)有效
14 12 DCD# 输入MODEM联络输入信号，载波检测，低(高)有效
15 13 DTR# 输出MODEM联络输出信号，数据终端就绪，低(高)有效
16 14 RTS# 输出MODEM联络输出信号，请求发送，低(高)有效
2 无ACT# 输出USB配置完成状态输出，低电平有效
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18 15 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，必须悬空
17 无
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
CKO 输出CH340T：时钟输出
1 无
NC. 空脚CH340R：空脚，必须悬空
5、功能说明
CH340芯片内置了USB上拉电阻，UD+和UD-引脚应该直接连接到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的时钟信号。一般情况下，时钟信号由CH340内置
的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路只需要在XI和XO引脚之间连接一个12MHz的晶体，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芯片的VCC引脚输入外部5V电源，并且V3引脚应该外接容量为4700pF或者0.01uF的电源退耦电容。当使用3.3V 工作电压时，CH340芯片的V3引脚应该与VCC引脚相连接，同时输入外部的3.3V电源，并且与CH340芯片相连接的其它电路的工作电压不能超过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芯片的引脚包括：数据传输引脚、MODEM联络信号引脚、辅助引脚。
数据传输引脚包括：TXD引脚和RXD引脚。串口输入空闲时，RXD应该为高电平，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个反相器，默认为低电平。串口输出空闲时，CH340T芯片的TXD为高电平，CH340R芯片的TXD为低电平。
MODEM联络信号引脚包括：CTS#引脚、DSR#引脚、RI#引脚、DCD#引脚、DTR#引脚、RTS#引脚。所有这些MODEM联络信号都是由计算机应用程序控制并定义其用途。
辅助引脚包括：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 设备配置完成状态输出（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内置了独立的收发缓冲区，支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据包括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支持常用通讯波特率：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、2000000等。串口发送信号的波特率误差小于0.3％，串口接收信号的允许波特率误差不小于2％。
在计算机端的Windows操作系统下，CH340的驱动程序能够仿真标准串口，所以绝大部分原串口应用程序完全兼容，通常不需要作任何修改。
CH340可以用于升级原串口外围设备，或者通过USB总线为计算机增加额外串口。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总线为计算机增加SIR红外适配器，实现计算机与符合IrDA规范的外部设备之间的红外线通讯。
6、参数
6.1. 绝对最大值（临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏）
名称参数说明最小值最大值单位TA 工作时的环境温度-40 85 ℃
TS 储存时的环境温度-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的电压-0.5 VCC+0.5 V
6.2. 电气参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V，不包括连接USB总线的引脚）
（如果电源电压为3.3V，则表中所有电流参数需要乘以40％的系数）
名称参数说明最小值典型值最大值单位
V3引脚不连VCC引脚  4.5    5    5.3 VCC 电源电压
V3引脚连接VCC引脚  3.3    3.3    3.8
V ICC 工作时总电源电流12 30 mA
VCC=5V 0.15 0.2 mA ISLP USB挂起时的总电源电流
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）
（芯片复位期间仅100uA输出电流）
VCC-0.5 V
IUP 内置上拉电阻的输入端的输入电流  3 150 300 uA IDN 内置下拉电阻的输入端的输入电流-50 -150 -300 uA VR 电源上电复位的电压门限  2.3    2.6    2.9 V
6.3. 时序参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V）
名称参数说明最小值典型值最大值单位FCLK XI引脚的输入时钟信号的频率11.98 12.00 12.02 MHz TPR 电源上电的复位时间20 50 mS
7、应用
7.1. USB转9线串口（下图）
下图是由CH340T实现的USB转RS232串口。CH340提供了常用的串口信号及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的普通9针串口相同，U8的类似型号有MAX213/ADM213/SP213/MAX211等。
如果只需要实现USB转TTL串口，那么可以去掉图中的U8及电容C46/C47/C48/C49/C40。图中的信号线可以只连接RXD、TXD以及公共地线，其它信号线根据需要选用，不需要时都可以悬空。
P2是USB端口，USB总线包括一对5V电源线和一对数据信号线，通常，+5V电源线是红，接地线是黑，D+信号线是绿，D-信号线是白。USB总线提供的电源电流最大可以达到500mA，一般情况下，CH340芯片和低功耗的USB产品可以直接使用USB总线提供的5V电源。如果USB产品通过其它供电方式提供常备电源，那么CH340也应该使用该常备电源，如果需要同时使用USB总线的电源，那么可以通过阻值约为1Ω的电阻连接USB总线的5V电源线与USB产品的5V常备电源，并且两者的接地线直接相连接。
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的石英晶体，C6和C7是容量为22pF的独石或高频瓷片电容。如果X2选用低成本的陶瓷晶体，那么C6和C7的容量必须用该晶体厂家的推荐值，一
般情况下是47pF。
在设计印刷线路板PCB时，需要注意：退耦电容C8和C9尽量靠近CH340的相连引脚；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，减少来自外界的信号干扰；尽量缩短XI和XO引脚相关信号线的长度，为了减少高频干扰，可以在相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转最基本也最常用的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.节的功能相同，只是输出RS232信号的电平幅度略低。CH340的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.节中专用的电平转换电路U5，所以硬件成本更低。
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）构成的USB红外线适配器。电阻R13用于减弱红外线发送过程中的大电流对其它电路的影响，要求不高时可以去掉。限流电阻R14应该根据实际选用的红外线收发器U14的厂家的推荐值进行调整。