CH344Q

１ CH344 手册 USB 转 4 串口芯片 CH344 手册 版本：1D http://wch.cn 1、概述 CH344 是一款 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转四个异步串口 UART0/1/2/3 功能，用于为计算机 扩展异步串口，或者将普通的串口设备或者 MCU 直接升级到 USB 总线。 0#异步串口 UART/RS232/RS485 计算机 或者 其它 USB 主机 USB 1#异步串口 UART/RS232/RS485 CH344 转接芯片 2#异步串口 UART/RS232/RS485 3#异步串口 UART/RS232/RS485 2、特点 l l l l l l l l l l l l l l l l CH344Q 为高速 USB 设备接口，CH344L 为全速 USB 设备接口。 内置固件，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。 支持免安装的操作系统内置 CDC 类驱动程序或者多功能高速率的 VCP 厂商驱动程序。 硬件全双工串口，内置独立的收发缓冲区。 CH344Q 支持通讯波特率 1200bps～6Mbps，CH344L 支持 1200bps～230400bps。 UART0/1/2/3 支持 8 个数据位，支持奇校验、偶校验以及无校验。 每个串口内置 1024 字节的接收 FIFO，512 字节的发送 FIFO。 支持常用的 MODEM 联络信号。 支持 CTS 和 RTS 硬件自动流控。 支持半双工，提供串口正在发送状态指示 TNOWx，可用于控制 RS485 收发切换。 支持最多 16 路 GPIO 输入输出功能。 通过外加电平转换器件，支持 RS232、RS485、RS422 等接口。 内置 EEPROM，可配置芯片 VID、PID、最大电流值、厂商和产品信息字符串等参数。 CH344Q 支持 3.3V 电源电压，CH344L 支持 5V 电源电压和 3.3V 电源电压。 提供 LQFP48 无铅封装，兼容 RoHS。 3、封装 ２ CH344L VCC GND RXD2 TXD2 GND TNOW2/GP IO10 TNOW1/GP IO9 NC RX_S TX_S ACT RXD1 NC NC NC NC XI XO RES ET GND VCC CTS 1/GPIO2 RTS 1/GPIO3 TXD1 NC CFG TNOW0/GP IO8 RTS0/GPIO1 CTS0/GPIO0 RXD3 TNOW3/GP IO11 TEST RTS3/GPIO7 CTS3/GPIO6 GND VCC 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 VCC GND NC UD+ UDRXD0 TXD0 TXD3 NC RTS 2/GPIO5 CTS 2/GPIO4 NC 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 CH344 手册 封装形式 塑体宽度 LQFP48 LQFP48 7*7mm 7*7mm 引脚间距 0.5mm 0.5mm 19.7mil 19.7mil 封装说明 订货型号 标准 LQFP48 脚贴片 标准 LQFP48 脚贴片 CH344Q CH344L 注：CH344 的 USB 收发器按 USB2.0 全内置设计，UD+和 UD-引脚不能串接电阻，否则影响信号质量。 ３ CH344 手册 4、引脚 CH344Q 引脚号 CH344L 引脚号 9、24、36、 9、24、36、 48 48 8、20、23、 8、20、23、 35、47 35、47 7 7 引脚名称 类型 引脚说明 VCC 电源 电源调节器正电源输入端，需要外接退耦电容 GND 电源 公共接地端，需要连接 USB 总线的地线 RESET 输入 外部复位输入端，低电平有效，内置上拉电阻 直接连到 USB 总线的 D+数据线，不能额外串接电 USB 信号 阻 直接连到 USB 总线的 D-数据线，不能额外串接电 USB 信号 阻 43 33 UD+ 42 32 UD- 5 5 XI 输入 晶体振荡输入端 6 6 XO 输出 晶体振荡反相输出端 30 30 TXD0 输出 UART0 的串行数据输出，空闲态为高电平 31 31 RXD0 输入 UART0 的串行数据输入，内置上拉电阻 12 12 TXD1 输出 UART1 的串行数据输出，空闲态为高电平 13 13 RXD1 输入 UART1 的串行数据输入，内置上拉电阻 21 21 TXD2 输出 UART2 的串行数据输出，空闲态为高电平 22 22 RXD2 输入 UART2 的串行数据输入，内置上拉电阻 37 29 TXD3 输出 UART3 的串行数据输出，空闲态为高电平 38 42 RXD3 输入 UART3 的串行数据输入，需外加上拉电阻 39 TNOW0/ DTR0/ GPIO8 输出 18 18 TNOW1/ DTR1/ GPIO9 输出 19 19 TNOW2/ DTR2/ GPIO10 输出 43 TNOW3/ DTR3/ GPIO11 输出 39 34 UART0 的 RS485 发送和接收控制引脚 UART0 的 MODEM 联络输出信号， 数据终端就绪，低有效 通用 GPIO8，用于 IO 口输入或输出 CH344Q 芯片，上电期间如果检测到外接了下拉电 阻则切换成 DTR 功能，默认为 TNOW 功能 UART1 的 RS485 发送和接收控制引脚 UART1 的 MODEM 联络输出信号， 数据终端就绪，低有效 通用 GPIO9，用于 IO 口输入或输出 CH344Q 芯片，上电期间如果检测到外接了下拉电 阻则切换成 DTR 功能，默认为 TNOW 功能 UART2 的 RS485 发送和接收控制引脚 UART2 的 MODEM 联络输出信号， 数据终端就绪，低有效 通用 GPIO10，用于 IO 口输入或输出 CH344Q 芯片，上电期间如果检测到外接了下拉电 阻则切换成 DTR 功能，默认为 TNOW 功能 UART3 的 RS485 发送和接收控制引脚 UART3 的 MODEM 联络输出信号， 数据终端就绪，低有效 通用 GPIO11，用于 IO 口输入或输出 CH344Q 芯片，上电期间如果检测到外接了下拉电 阻则切换成 DTR 功能，默认为 TNOW 功能 ４ CH344 手册 41 41 CTS0/ GPIO0 输入 40 40 RTS0/ GPIO1 输出 10 10 11 11 26 26 27 27 46 46 45 45 14 14 ACT/CFG 输出 15 15 TX_S 输出 串口数据发送状态输出 16 16 RX_S 输出 串口数据接收状态输出 - 38 CFG 输入 硬件流控使能引脚，低电平有效，内置上拉电阻 44 44 TEST 输入 内部测试引脚，建议对地接 1 个下拉电阻(如 4.7K)或直接接地 1 1、2、3、4、 17、25、28、 34、37 NC 空脚 禁止连接，必须悬空 33 - DCD0/ GPIO12 输入 32 - RI0/ GPIO13 输入 29 - DSR0/ GPIO14 输入 28 - DCD1/ GPIO15 输入 25 - RI1 输入 17 - DSR1 输入 4 - DCD2 输入 CTS1/ GPIO2 RTS1/ GPIO3 CTS2/ GPIO4 RTS2/ GPIO5 CTS3/ GPIO6 RTS3/ GPIO7 输入 输出 输入 输出 输入 输出 UART0 的 MODEM 输入信号，清除发送，低有效 通用 GPIO0，用于 IO 口输入或输出 UART0 的 MODEM 输出信号，请求发送，低有效 通用 GPIO1，用于 IO 口输入或输出 上电期间如果RTS0引脚检测到外接了下拉电阻 则禁用内部EEPROM中配置参数，启用芯片自带默 认参数 UART1 的 MODEM 输入信号，清除发送，低有效 通用 GPIO2，用于 IO 口输入或输出 UART1 的 MODEM 输出信号，请求发送，低有效 通用 GPIO3，用于 IO 口输入或输出 UART2 的 MODEM 输入信号，清除发送，低有效 通用 GPIO4，用于 IO 口输入或输出 UART2 的 MODEM 输出信号，请求发送，低有效 通用 GPIO5，用于 IO 口输入或输出 UART3 的 MODEM 输入信号，清除发送，低有效 通用 GPIO6，用于 IO 口输入或输出 UART3 的 MODEM 输出信号，请求发送，低有效 通用 GPIO7，用于 IO 口输入或输出 USB 配置完成状态输出，低电平有效 CH344Q 芯片：兼作硬件流控使能引脚，低电平有 效，内置上拉电阻 UART0 的 MODEM 联络输入信号， 载波检测，低有效 通用 GPIO12，用于 IO 口输入或输出 UART0 的 MODEM 联络输入信号， 振铃指示，低有效 通用 GPIO13，用于 IO 口输入或输出 UART0 的 MODEM 联络输入信号，数据装置就绪， 低有效 通用 GPIO14，用于 IO 口输入或输出 UART1 的 MODEM 联络输入信号， 载波检测，低有效 通用 GPIO15，用于 IO 口输入或输出 UART1 的 MODEM 联络输入信号， 振铃指示，低有效 UART1 的 MODEM 联络输入信号，数据装置就绪， 低有效 UART2 的 MODEM 联络输入信号， 载波检测，低有效 ５ CH344 手册 3 - RI2 输入 2 - DSR2 输入 UART2 的 MODEM 联络输入信号， 振铃指示，低有效 UART2 的 MODEM 联络输入信号，数据装置就绪， 低有效 5、功能说明 5.1. 一般说明 CH344Q 支持 3.3V 电源电压，CH344L 芯片支持 5V 或者 3.3V 电源电压，电源引脚应该外接容量为 0.1uF 左右的电源退耦电容。 CH344 芯片内置了电源上电复位电路，芯片正常工作时需要外部向 XI 引脚提供 8MHz 时钟信号， 时钟信号可通过 CH344 内置的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路需要在 XI 和 XO 引脚之间连接 一个 8MHz 晶体，XI 和 XO 引脚对地接 20pF 左右的振荡电容。推荐使用外部 8MHz 晶体，如果芯片工 作环境相对比较理想，CH344L 芯片可以不焊接外置晶体，芯片自动切换使用内置 8MHz 晶体。 CH344 芯片内置了 USB 总线所需要的所有外围电路，包括内嵌 USB 控制器和 USB-PHY、USB 信号线的串联匹配电阻、Device 设备所需的 1.5K 上拉电阻等。UD+和 UD-引脚可以直接连接 PC 或其 它 USB 主机，如果为了芯片安全而串接保险电阻或者电感或者 ESD 保护器件，那么交直流等效串联电 阻应该在 5Ω之内。 5.2. 串口说明 CH344 芯片提供 4 组异步串口 UART0/1/2/3，每组串口包括 TXD、RXD、CTS 和 RTS 等引脚。CH344Q 芯片的 UART0/1/2，还提供了 DCD、RI 和 DSR 等 MODEM 信号，可实现串口 3 线串口、5 线串口或 9 线 串口通信。 异步串口方式下 CH344 芯片的引脚包括：数据传输引脚、MODEM 联络信号引脚和辅助引脚。 数据传输引脚包括：TXD0、RXD0、TXD1、RXD1、TXD2、RXD2、TXD3 和 RXD3。串口输入空闲时， RXDx 为高电平，串口输出空闲时，TXDx 为高电平。 MODEM 联络信号引脚包括：CTS0、RTS0、DCD0、RI0、DSR0、CTS1、RTS1、DCD1、RI1、DSR1、CTS2、 RTS2、DCD2、RI2、DSR2、CTS3 和 RTS3。 辅助引脚包括：ACT、TX_S、RX_S、TNOW0、TNOW1、TNOW2、TNOW3 和 CFG 等。ACT 为 USB 设备配 置完成状态输出引脚，上电默认输出高电平，USB 主机对 CH344 芯片进行 USB 配置后则输出低电平。 TX_S 为芯片串口发送数据状态输出引脚，任意串口有数据正在发送时，TX_S 引脚输出周期为 200mS 的脉冲电平。RX_S 为芯片串口接收数据状态输出引脚，任意串口有数据正在接收时，RX_S 引脚输出 周期为 200mS 的脉冲电平。TNOWx 为对应串口的 RS485 发送和接收控制引脚。CH344Q 芯片的 ACT 引脚 (CH344L 芯片的 CFG 引脚)为硬件自动流控配置引脚，芯片在上电时检测该引脚电平状态，悬空或输 入高电平则不启用硬件流控；输入低电平则启用硬件流控。 CH344 芯片的各个串口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。 CH344Q 芯片，UART0/1/2/3 的串行数据包括 1 个低电平起始位、8 个数据位、1 个/2 个高电平停 止位，支持无校验/奇校验/偶校验。支持常用通讯波特率：1200、1800、2400、3600、4800、9600、 14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、 460800、921600、1M、1.5M、2M、3M、4M、5M、6M 等。 CH344L 芯片，UART0/1/2 的串行数据包括 1 个低电平起始位、8 个数据位、1 个/1.5 个/2 个高电 平停止位，支持无校验/奇校验/偶校验。UART3 的串行数据包括 1 个低电平起始位、8 个数据位、1 个/2 个高电平停止位，支持无校验/奇校验/偶校验。支持常用通讯波特率：1200、1800、2400、3600、 4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、 230400 等。 CH344 芯片的 4 个异步串口均支持 CTSx 和 RTSx 硬件自动流控制，可以通过 ACT/CFG 引脚配置同 时启用或同时不启用(默认)，也可以通过 VCP 厂商驱动程序进行独立配置。如果启用，那么仅在检测 ６ CH344 手册 到 CTSx 引脚输入有效（低电平有效）时串口才继续发送下一包数据，否则暂停串口发送；当接收缓 冲区空时，串口会自动有效 RTSx 引脚（低电平有效），直到接收缓冲区的数据较满时，串口才自动无 效 RTSx 引脚，并在缓冲区空时再次有效 RTSx 引脚。使用硬件自动速率控制，可以将己方的 CTSx 引 脚接到对方的 RTSx 引脚，并将己方的 RTSx 引脚送到对方的 CTSx 引脚。 CH344 串口接收信号的允许波特率误差不大于 2％，串口发送信号的波特率误差小于 1.5％。 在计算机端的 Windows 操作系统下，CH344 支持系统自带的 CDC 类驱动程序，也可安装高速率的 VCP 厂商驱动程序，能够仿真标准串口，所以绝大部分串口应用程序完全兼容，通常无需任何修改。 在 VCP 厂商驱动程序模式下，支持最多 16 路 GPIO 输入输出控制功能。 CH344 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。 5.3. 芯片参数配置 在较大批量应用时，CH344 的厂商识别码 VID 和产品识别码 PID 以及产品信息可以定制。 在少量应用时，可以使用内置的 EEPROM 进行参数配置。用户安装 VCP 厂商驱动程序后，可以通 过芯片厂家提供的配置软件 CH34xSerCfg.exe，灵活配置芯片的厂商识别码 VID、产品识别码 PID、 最大电流值、BCD 版本号、厂商信息和产品信息字符串描述符等参数。 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 TS 工作时的环境温度 储存时的环境温度 CH344L 电源电压（VCC 引脚供电，GND 引脚接地） CH344Q 电源电压（VCC 引脚供电，GND 引脚接地） USB 信号引脚上的电压 串口及其它引脚上的电压 -40 -40 -0.3 -0.3 -0.5 -0.5 85 105 5.5 4.0 3.8 VCC+0.5 ℃ ℃ V V V V 单位 VCC VUSB VUART 6.2. 电气参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V 或 VCC =3.3V，不含 USB 引脚） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 3.3V 供电 5V 供电 CH344Q：3.3V 供电 CH344L：3.3V 供电 CH344L：5V 供电 CH344Q：3.3V 供电 CH344L：3.3V 供电 CH344L：5V 供电 VCC=3.3V VCC=5V VCC=3.3V 3.0 4.0 37.0 16.0 22.0 30.0 440 2.10 -0.3 -0.3 2.0 3.3 5 40.0 17.5 24.0 35.0 460 2.30 3.6 5.5 43.0 20.0 25.0 40.0 510 2.50 0.8 0.8 VCC+0.3 mA mA mA uA uA mA V V V VCC=5V 0.55VCC VCC+0.3 V 0.4 V VCC 电源电压（VCC 引脚 供电，GND 引脚接地） ICC 芯片正常工作时的 电源电流 ISLP USB 挂起时的 电源电流 VIL 低电平输入电压 VIH 高电平输入电压 VOL 输出低电压，单个引脚吸入 8mA 电流 VOH VESD 输出高电平，单个引脚输出 8mA 电流 VCC-0.4 ESD静电放电电压（人体模型，非接触式） 2 V V KV ７ CH344 手册 6.3. 时序参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V 或 VCC=3.3V） 名称 FD TRSTD TSUSP TWAKE 参数说明 最小值 CH344L TA=0℃～70℃ 内部时钟的误差 TA=-40℃～85℃ （同比影响波特率） 电源上电或外部复位输入后的复位延时 检测 USB 自动挂起时间 芯片睡眠后唤醒完成时间 典型值 最大值 单位 -1.5 1.5 % -2 2 % 40 9 400 mS mS uS 25 3 360 30 5 380 7、应用 7.1. USB 转四路 TTL 串口 +5V F1 U1 3 VIN +3V3 LED1 2 VOUT GND 1 2 3 4 +5V UDUD+ GND C1 C2 22uF 0.1uF UDUD+ 1 GND P1 1117-3.3V C3 C4 0.1uF 22uF POWER LED2 ACT/CFG +3V3 R2 2K ACT LED3 TX_LED USB 6 R1 2K GND 5 500mA R3 2K TX LED4 RX_LED R4 2K 0.1uF TXD3 RXD3 TNOW0/DTR0/GPI O8 RTS0/GPIO1 CTS0/GPIO0 UDUD+ TEST RTS3/GPIO7 CTS3/GPIO6 GND VCC X1 2 8MHz C9 22pF 1 2 3 4 +3V3 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 C6 +3V3 0.1uF P3 RXD2 TXD2 CFG +3V3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DTR2/GP10 DTR1/GP09 DSR1 RX_LED TX_LED ACT/CFG RXD1 NC DSR2 RI2 DCD2 XI XO RESET GND VCC CTS1/GPIO2 RTS1/GPIO3 TXD1 1 2 3 4 5 6 7 8 +3V3 9 CTS1/GP02 10 RTS1/GP03 11 TXD1 12 XI 1 P2 P5 CH344Q +3V3 R7 4K7 UART2 C10 22pF C8 0.1uF +3V3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RXD1 TXD1 RTS1/GP03 CTS1/GP02 DTR1/GP09 DSR1 RI1 DCD1/GP15 UART1 +3V3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P4 RXD0 TXD0 RTS0/GP01 CTS0/GP00 DTR0/GP08 DSR0/GP14 RI0/GP13 DCD0/GP12 UART0 C7 0.1uF +3V3 4K7 ACT/CFG TEST VCC GND RXD2 TXD2 GND TNOW2/DTR2/GPIO10 TNOW1/DTR1/GPI O9 DSR1 RX_S TX_S ACT/CFG RXD1 DSR2 RI2 DCD2 XI XO RESET 4K7 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 XO R6 R5 U2 VCC GND TNOW3/DTR3/GPIO11 DCD0/GPIO12 RI0/GPIO13 RXD0 TXD0 DSR0/GPIO14 DCD1/GPIO15 RTS2/GPIO5 CTS2/GPIO4 RI1 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 +3V3 TXD3 RXD3 DTR0/GP08 RTS0/GP01 CTS0/GP00 UDUD+ TEST RTS3/GP07 CTS3/GP06 RX DTR3/GP11 DCD0/GP12 RI0/GP13 RXD0 TXD0 DSR0/GP14 DCD1/GP15 RTS2/GP05 CTS2/GP04 RI1 C5 RXD2 TXD2 RTS2/GP05 CTS2/GP04 DTR2/GP10 DSR2 RI2 DCD2 P6 +3V3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RXD3 TXD3 RTS3/GP07 CTS3/GP06 DTR3/GP11 UART3 RESET C11 0.1uF 上图是由 CH344Q 芯片实现的 USB 转四路 TTL 串口的参考电路图。 图中的信号线可以只连接 RXDx、 TXDx 以及公共地线，其它信号线 CTSx、RTSx、TNOWx 根据需要选用，不需要时都可以悬空。 P1 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 总线提供的电源电流可以达到 500mA。 P3、P4、P5 和 P6 为各路串口的 TTL 连接引脚，包括 VCC、GND、RXDx、TXDx、RTSx、CTSx 和 TNOWx 等引脚。可外加电平转换器件，实现 TTL 转 RS232、RS485、RS422 等信号转换。 CH344Q 芯片支持 3.3V 电源电压，每个电源引脚应外接容量为 0.1uF 左右的电源退耦电容，如图 中 C5、C6、C7 和 C8 即为电源退耦电容。 CH344 手册 ８ 晶体 X1、电容 C9 和 C10 用于 CH344Q 的时钟振荡电路。X1 的频率为 8MHz±0.4‰。，C9 和 C10 是 容量约为 20pF 的独石或高频瓷片电容。 在设计印刷线路板 PCB 时，需要注意：退耦电容 C5、C6、C7 和 C8 尽量靠近 CH344Q 相连的电源 引脚；USB 口的 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。