代码收藏家技术教程 2023-05-16

STC 串口下载电路 – CH340G或CH340N USB转串口以及漏电隔离

是给一个STC15W408AS 的开发板用的，带有自动下载功能，不用每次手动断电复位。

USB接口部分

用了经典（古老）的mini-usb 接口，因为我不喜欢micro-usb，当年手机上经常坏。type-c 的又贵又复杂，体积比mini-usb 还大。而且正好手头的Arduino nano 用的也是mini-usb。一根能用的数据线也就几毛钱。

D+ 和 D- 数据线上串联的电阻说是可以提高信号质量，阻值我见过有用22、33的，似乎还有用47 的，也有干脆什么也不接。UD+ 和UD- 连接到CH340G 的对应引脚。

这部分电路实物如图：

CH340G 外围电路

使用3V 供电时电路有所不同，参考沁恒官网上的文档。不过USB 上直接输出的就是5V，所以一般不用管。文档里明文提了右边一堆没用的引脚可以悬空，RTS# 信号用来连接到自动下载电路，也可以用DTR#。

J-TXRX 插针用来引出串口信号，可以用来调试，或者把这个电路给其他板子用。

改用CH340N

感觉340G 一堆引脚完全用不上挺浪费，外置晶振配上去也有点麻烦，所以决定换成不用外置晶振的CH340N。340N 换成了SOP-8 封装，手工焊的时候说不定也会感觉轻松一点，只剩下必要的几个引脚。外围电路和CH340G 的接法差不多，只是去掉了晶振电路。

RTS# 信号引脚也还留着，所以整体上要改的地方很少。只不过据说波特率高了之后CH340N 会有问题，并不意外，大部分时候够用就行。

信号指示灯和隔离防漏电

STC 单片机使用串口编程时必须先断电然后再上电，从而进入上电复位状态。但是CH340G 的TXD 和RXD 如果直接连到单片机时会通过IO 引脚给单片机供电，虽然不足以让单片机正常工作，但是可以让单片机不能彻底断电，于是就不能进入下载状态，解决的方法就是所谓的隔离电路，这些在STC 的文档里也有。

如图，CH340G 的TXD 连接到单片机的RXD，而RXD 则连接到单片机的TXD。单片机的RXD 引脚只用来接受CH340G 输出的信号，且有内部上拉。用肖特基二极管D2 隔离后，当CH340G 的TXD 输出高电平时，二极管D2 截止，没有电流输出给单片机，从而实现隔离效果。单片机由于内部上拉，引脚读取到高电平。TXD 输出低电平时，经过D2 拉低单片机引脚，通信正常。CH340G 的RXD 引脚上就不用二级管隔离了，因为这边是单片机输出，CH340G 接收，本来也不会有什么电流，加上电阻R3 限流，保证不出意外。

用来指示信号的LED-TX 和LED-RX 阴极基本可以随便接，但是TXD 端是由CH340G 负责拉低的，所以放在二极管D2 的阴极更好一些，不然LED 点亮的时候后边还会多一个肖特基二极管的压降。一样的原因，RXD 端由于是单片机负责输出，当然LED 是由单片机驱动的，那么LED 的阴极应该连到电阻R3 靠近单片机这边。另外，这两个LED 用了共阳极接法，要注意两个LED 用相同颜色，不然LED 导通电压不一样会有问题。

关于为什么可以通过IO 引脚给单片机供电，一部分原因是和单片机的引脚保护钳位电路有关：

IO 引脚内部会用两个二极管把引脚与单片机的VCC 和地连起来，作用就是，当引脚上有高于VCC 的静电时，上面的二极管导通起到钳位作用，避免单片机内部损坏。同样，静电有可能是低于地电位的，此时下面的二极管导通钳位。这样一来，当单片机外部VCC 引脚断电时，如果IO 引脚上有高电平，就会通过二极管连接到单片机内部供电，于是造成单片机不能彻底断电。上面的隔离电路就是处理这个问题。

另一方面，除了CH340G，其他连接到IO 引脚的外部电路也可能给单片机供电，所以给IO 引脚加上限流电阻在这方面也会有作用。

自动下载

自动下载功能详细的参见另一篇STC 自动下载冷复位 – 三极管负脉冲电路，这里我把电路连接到了RTS# 信号，原理没区别。另外升级优化了一下这个电路，参见STC 纯硬件自动下载电路 V2。

单片机的GND 引脚不直接接地，而是连接到C-Gnd，由MOS 管Q1 控制。遇到触发信号时，MOS 管Q1 会截止，于是单片机就会断电，之后自动下载电路会自动重新上电，让单片机完成上电复位，进入下载状态。STC15W408AS 的复位引脚默认是当IO 口来用的，不方便按照传统把复位按键连接到复位引脚，所以可以给Q1 栅极接一个按钮开关手动下拉，可以参考前一版电路里的SW-RST ，作用是手动触发单片机断电，放开按键后单片机上电复位。