O poderoso FTDI FT232R

ft232r

Fazer a comunicação de um projeto com o computador via porta USB assustava muitos desenvolvedores, é algo que demando alguns recursos de hardware e tempo de programação. Muitas vezes a forma mais fácil era montar na placa um circuito conversor UART - RS232 (o famoso MAX3232) e usar a porta COM dos micros. A chegada dos CIs FTDI FT232R simplificou muito a comunicação com o PC via porta USB, e essa forma está muito bem difundida no mercado. Neste artigo vamos abordar algumas características desse chip e veremos que ele é bem mais poderoso do que aparenta.

 

 

FTDI e o chip FT232R

 

A empresa FTDI (Future Technology Devices International) foi fundada no ano de 1990 pelo seu CEO Fred Dart, sua sede global fica no Reino Unido e existem outros escritórios em Taiwan, Estados Unidos e China. A empresa é especialista em conversores para periféricos USB o no início produzia chips para placas de computador.

 

Após a criação do chip FTDI FT232R, este passou a ser muito utilizado e ganhou grande parte do mercado, tudo devido à facilidade de utilização, por suas funcionalidades e pela compatibilidade com os computadores, necessitando apenas instalar seu driver, que pode ser facilmente encontrado no site do fabricante e demais sites na internet.

 

 

O conversor UART – USB

 

Diagrama de blocos do FT232R
Figura 1 - Diagrama de blocos do FT232R

 

O FT232R é um chip conversor USB – UART que usa seus pinos TXD e RXD para transmitir dados recebidos pela USB ou para transmitir dados para ela. Ele pode ser alimentado com tensões de 3,3V a 5,25V, geralmente para isso é utilizada a tensão disponível pela porta USB (5V). Um ponto muito importante do chip é que ele tem o um pino chamado VCCIO, que deve ser alimentado com a tensão a ser usada nos pinos de interface serial e no barramento CBUS (que será explicado mais adiante). O pino VCCIO pode ser alimentado com tensões de 1,8V a 5,25V. Em outras palavras, VCCIO vai compatibilizar o nível de tensão nos pinos TX e RX com o microcontrolador, que geralmente usa 5V ou 3,3V. Para fazer a comunicação com nível de 5V basta ligar VCCIO ao 5V da USB. Já para um nível de 3,3V, o FT232R conta com um regulador interno do tipo LDO que disponibiliza essa tensão em um pino, o 3V3OUT. Para usar outro nível de tensão é necessário um regulador externo adicional.

 

O FT232R conta com um oscilador interno de 12 MHz, que para funcionar precisa que o chip seja alimentado com no mínimo 4V, sendo que abaixo dessa tensão é necessário ligar um oscilador externo. A partir de um multiplicador/divisor interno, além dos 12 MHz, podem ser geradas as frequências de 6 MHz, 24 MHz e 48 MHz. Além disso, pode-se configurar um pino para oscilar em qualquer uma dessas frequências, e ainda esse pino pode ser usado para gerar o clock para um microcontrolador, por exemplo, eliminando a necessidade de um oscilador adicional.

 

A frequência de clock de 48 MHz gerada internamente pelo multiplicador é utilizada no bloco USB DPLL e no gerador de Baud Rate do chip. Isso possibilita ao FT232R ter uma transferência de dados de 183 baud a 3 Mbaud.

 

Chip FT232R
Figura 2 - Chip FT232R

 

Além dos pinos de transferência de dados, o FT232R possui os pinos para fazer controle de fluxo por hardware, um pino para reset que é ativo em nível baixo, um pino para habilitar o modo teste e um barramento chamado CBUS composto de cinco pinos que podem assumir várias funções.

 

 

O barramento CBUS

 

O barramento CBUS pode ser considerado, para algumas aplicações, o bloco mais importante deste chip. Ele é composto de cinco pinos (CBUS0 a CBUS4) que podem assumir várias funções, basta apenas configurar a EEPROM interna do chip. O software para configuração do chip e gravação da sua EEPROM interna está disponível para download. Vamos conferir cada função que pode ser assumida pelos pinos do barramento CBUS.

 

TXDEN – Usado como habilitação de comunicação de dados no uso do protocolo RS485.

 

PWREN – Usado para habilitação de fonte de alimentação. Essa função faz do pino uma saída que fica em nível lógico 1 enquanto o dispositivo não é configurado pela USB, e após sua configuração este passa para nível 0. No datasheet temos um exemplo de utilização e sua ligação:

 

Exemplo de utilização e ligação da função PWREN do FT232R
Figura 3 - Exemplo de utilização e ligação da função PWREN

 

TXLED – Usado para acender um LED que indica a transmissão de dados pela USB. É uma função que usa o pino como saída e quando a USB transmite dados para o chip, este envia pulsos em nível 0.

 

RXLED – Usado para sinalização de transmissão de dados assim como TXLED, mas neste caso ele pulsa quando o chip envia dados para a USB.

 

TX&RXLED – Uma junção de TXLED e RXLED, esta função pulsa nível 0 o pino configurado quando o chip recebe ou envia dados para a USB.

 

A imagem abaixo mostra uma possível ligação para usar os modos TXLED, RXLED e TX&RXLED:

 

Exemplo de utilização e ligação das funções TXLED, RXLED e TX&RXLED do FT232R
Figura 4 - Exemplo de utilização e ligação das funções TXLED, RXLED e TX&RXLED

 

SLEEP – Esta função configura um pino como saída que fica em nível 0 quando a USB não está aberta por algum software, tipicamente usado em conversores USB – RS232 para desabilitar o chip de conversão de nível TTL- RS232.

 

CLK48, CLK24, CLK12 e CLK6 – São funções que configuram um dos pinos do CBUS para saída de clock de 48, 24, 12 ou 6 Mhz.

 

CbitBangI/O – Essa função abre uma leque de possibilidades muito grande. Com ela é possível usar os pinos do bloco CBUS (em exceção do CBUS4) como entrada e saída. É necessário fazer a configuração dessa função na EEPROM interna do chip, e após isso, por comandos podemos fazer a leitura ou escrita nos pinos. Isso permite monitorar sinais ou acionar cargas diretamente pelo computador através de uma interface de software, um Application Note da FTDI explica os detalhes de utilização desta função.

 

Outra possibilidade, é implementar uma comunicação serial, como SPI ou I2C, por software e usar os pinos do barramento CBUS para controlar outros CIs. Isso possibilita fazer a leitura de sensores (de temperatura, pressão, aceleração) por meio de um conversor analógico digital, aumentar a quantidade de portas através de um chip de expansão de I/O, gerar tensões analógicas através de conversores digital-analógico, e o que mais sua imaginação deixar.

 

 

Conclusão

 

Além de ser um conversor USB – UART de fácil utilização, o FT232R pode ser usado em diferentes projetos e com várias aplicações, fazendo com que a inteligência do sistema esteja no software. A limitação dele é a quantidade de pinos que podem ser configurados.

 

Já usou o FT232R em seus projetos ou teve alguma ideia de como utilizar? Deixe seu comentário ou sua sugestão de como utiliza-lo, tenho certeza que existem muitas outras possibilidades.

 

 

Saiba Mais sobre FTDI e o chip FT232

 

Considerações sobre FT232: Pirataria e Propriedade Intelectual, de Rodrigo Almeida;

Regravando o PID de chips FTDI-like, de Rodrigo Almeida.

 

Créditos da imagem destacada: http://electronics-diy.com/FT232RL_USB_to_Serial_Adapter_for_PIC_AVR_ATMEGA_ARDUINO_MCUs.php

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Josemar Alves de Carvalho
Formado em Engenharia Elétrica com ênfase em Eletrônica pela Universidade São Judas Tadeu em 2014, atua em São Paulo com desenvolvimento de sistemas embarcados para controle de acesso. Apaixonado por eletrônica e sistemas embarcados, teve seu primeiro contato com microcontroladores no ensino técnico em 2008 e desde então utiliza-os em suas "invenções".

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Beto
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Beto

Boa tarde josemar estou usamdo um ft 232 e apis uns 20 segundos ligado ele se desconecta ficando apenas o led de power ligado. Me ajuda! Por favor

Raimundo
Visitante
Raimundo

Oi gostaria de tirar uma duvida? É necessário gravar algum programa no chip FDTI para se comunicar com o atmega328p? Desculpa pela pergunta eu ainda sou muito leigo.

Paulo Figueiredo
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Paulo Figueiredo

Eu tenho um problema; preciso de habilitar os pinos de controle da RS232. Já tentei de varias maneiras mas sem grandes resultados. Utilizei o software da FTDI, mas sem sucesso algum. O objectivo era fazer um programador de PIC's e usar a RS232 convertida pelo FTD232RL. Mas para isso preciso de todos os pinos de controle ativados. Como posso eu fazer isso?

Felipe Ribeiro
Visitante
Felipe Ribeiro

Parabéns josemar , artigo bem elaborado e com explicações fáceis onde até quem não é da área. consegue adquirir um breve conhecimento sobre os fundamentos dessa tecnologia.

Josemar Alves de Carvalho
Visitante
Josemar

Muito obrigado Felipe.

Grande abraço.