串口芯片，是電子行業最常用的通訊接口。

無論是從事單片機、ARM，還是FPGA、DSP開發，都離不開串口!而且在一些銀行、金融、證券、電信、工控的應用場合，還可能需要在一臺主機上同時使用幾十路串口! 如果你有高速、多串口的使用需求，除了使用PCI/PCIe多串口卡外，USB轉多路串口也是一個不錯的選擇!

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沁恒微電子推出的CH348芯片，內置的480Mbps高速USB PHY，通過對收發器信號質量進行優化，對接收端靈敏度進行提升，可實現10米(USB-IF標準為5米)傳輸距離，單芯片實現8路串口，每路串口可最高支持6M波特率，8路串口之間互相獨立! 我有幸申請到這顆芯片的評估板，正好公眾號也很久沒發板卡評測相關的文章了，一起來看一下這款評估板吧!

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都有哪些內容?

CH348芯片特性

CH348評估板外設

CH348驅動安裝和使用

CH348速度和穩定性測試

CH348應用電路

CH348官方資料

高速多串口為什么不能用全速模式?

1.CH348芯片特性

CH348是一款集成480Mbps高速USB 2.0協議的接口芯片，可以實現單芯片轉8路異步串口，可以在占用一個USB接口的情況下，擴展出8路串口。

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CH348具有如下特性：

480Mbps高速USB 2.0標準設備接口

8路全雙工標準串口，可以最高波特率連續無間隔的進行數據傳輸

波特率支持1200bps~6Mbps，獨立緩沖區，2KB接收FIFO，1KB發送FIFO

完整的MODEM聯絡信號，RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS等

支持半雙工，TNOW管腳可用于485收發自動切換方向

串口IO可獨立供電，支持3.3v，2.5v，1.8v電源電壓

內置EEPROM，可配置芯片VID、PID、最大電流、廠商和產品信息等參數

單路3.3v主電源供電，外圍電路簡單，只需要阻容和晶體

支持最多48個GPIO輸入輸出(CH348L)

接收波特率誤差不大于2%，發送波特率誤差小于1%

提供有TX_S和RX_S數據收發指示管腳，為200ms周期的脈沖信號

ESD靜電耐受電壓，人體模式、非接觸式，最大4kV

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CH348共分為CH348Q和CH348L兩種型號，兩種型號的區別如下：

CH348Q為LQFP48封裝，CH348L為LQFP100封裝，均為無鉛封裝，兼容RoHS

CH348L芯片有兩個電源端：VCC和VIO，CH348Q芯片僅有1個電源端VCC

CH348Q 包含 4 組 CTS/RTS引腳和 4 組 DTR/TNOW)引腳。

CH348L 包含 8 組 CTS/RTS/DSR/DCD/RI 引腳和 8 組 DTR/TNOW引腳。

VCC是主電源輸入端，VIO是IO引腳電源輸入端，支持1.8/2.5/3.3v電源電壓，用于匹配不同標準的串口電平，常用的單片機串口電平通常為3.3v，FPGA芯片的管腳電平根據BANK電壓的不同，可分為1.8、2.5v等電平。 2.CH348評估板外設 我拿到的這款是CH348L評估板，整體小巧簡潔，單手可掌握。評估板整體為藍色PCB，采用雙層PCB設計，尺寸大小約為70x80mm，所有的元器件都放置在同一面。

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2評估板基本外設：

CH348L芯片，集成480Mbps高速USB2.0控制器，支持8路串口，最高6M波特率

8路串口全部通過排針引出，包括CTS/RTS、DTR/DSR等MODEM信號

板載VIO選擇排針，可選擇3.3v或外接電源

板載電源、USB配置、收發指示燈，任意串口有數據時，收發指示燈會閃爍

USB接口采用方口USB-B接口

板載管腳復用選擇CFG跳線，可以選擇DTR/TNOW/GPIO功能

下面再來一起看一下評估板的細節實拍圖!

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TTL串口排針接口

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8M晶體

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USB接口

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CFG配置管腳，可以配置DTR/TNOW引腳的功能。

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3.CH348驅動安裝和使用

第一次將評估板連接到電腦主機時，設備管理器里會顯示一個帶嘆號的設備：WCH USB => Multi-SERIAL，說明操作系統已經檢測到了串口設備，但是還沒有正常識別，我們需要安裝CH348的驅動程序。

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到沁恒微電子官方網站CH348頁面，可以下載CH348的驅動程序(下載鏈接在文末)，下載完成之后，直接安裝，在卡類型選項，選擇“USB轉多串口(USB1.1/2.0)”，點擊安裝驅動，等待安裝完成! 驅動程序還支持PCI轉串并口芯片、PCIe轉串并口芯片、其他USB轉多串口芯片。

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安裝成功

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安裝完成之后，斷開評估板，重新連接到電腦。在設備管理器就可以看到8路串口設備了：

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8個COM號和芯片的8路串口對應關系如下：ChA對應評估板上的UART0，ChH對應評估板上的UART7。 4.CH348速度和穩定性測試 驅動安裝完成之后，就可以正常使用了，我們對CH348評估板的8路串口進行簡單的速度和穩定性測試。 4.1 速度測試 根據CH348手冊上的描述，8路串口支持的最高波特率是6Mbps，即每一位的時間是166.6667ns，我們使用串口助手設定波特率為6Mbps，然后發送字符串：CH348TEST，將串口的TXD端連接到邏輯分析儀的一個采集通道上，通過查看采集到的波形時間寬度，就可以計算出串口發送的真實速度。 我手邊只有一款LA1002邏輯分析儀，采樣率24MHz，對于我們本次測試足夠了! 先將邏輯分析儀和評估板按照下圖進行硬件連接，并把邏輯分析儀和評估板分別連接到電腦上，使用串口助手打開對應的串口通道，打開邏輯分析儀的上位機軟件。

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由于串口發送的空閑狀態為高電平，所以我們將觸發模式設置為下降沿，采樣率設置為最高24MHz，采樣深度設置為20K，觸發位置選擇在50%，設置完成之后，點擊啟動單次采樣，等待觸發。 在串口助手界面，點擊發送按鈕，稍等片刻，就可以在邏輯分析儀上位機看到輸出的波形了。

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使用時間測量工具，測量1個bit位的時間約為166.666667ns，說明CH348可以支持6Mbps的發送，而且發送的波特率誤差小于1%，精度高于手冊上的描述!而且，通過添加串口解析協議，可以看出正確解析出了我們使用串口助手發送的字符串：CH348TEST。 6Mbps的接收我們在下面的穩定性回環測試中進行。 4.2 穩定性測試 我們使用串口回環收發測試的方法，來測試CH348收發的穩定性，將評估板上的RXD和TXD短接，上位機使用最高波特率6M，8路串口同時打開，同時進行發送和接收一定長度的字符串，測試一定數據量之后，看串口助手統計的收發字節數是否一致。

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測試條件如下：

Windows 10家庭中文版操作系統

評估板上的8路串口RXD和TXD，使用跳線帽進行短接

XCOM V2.0串口助手，波特率6Mbps

定時發送，周期1ms

8路串口同時打開，同時進行發送和接收

發送內容："CH348評估板收發測試1234567890ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"，

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收發約20萬字節數據之后，可以看到8路串口，收發字節計數相等，無丟包現象，可以認為收發6Mbps穩定。 也可以使用沁恒官方多串口調試助手，支持多窗口同時打開。

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使用互聯串口數據測試功能，將兩組串口互相交叉連接，同時測試8路串口的收發穩定性。

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5.CH348應用電路 CH348的典型應用電路非常簡單，除了必要的阻容元件外，外部只需要提供8M晶體振蕩電路。

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需要特別注意的幾點：

芯片的USB引腳內部已經集成了串聯匹配電阻，1.5k上拉電阻等，所以UD+和UD-引腳應該直接連接到USB接口上。

如果需要外加ESD防護芯片，需要保證ESD芯片的寄生電容小于2pF，推薦使用沁恒的CH412K芯片。

建議串口外設與CH348使用同一組電源，否則需要考慮分開供電時的IO引腳倒灌電流問題。

更多的電路設計注意事項，可以查看CH348官方數據手冊，里面介紹的很詳細。 6.CH348官方資料 CH348配套的資料非常齊全，主要包括非常友好的中文數據手冊，串口驅動程序，評估板資料，多串口調試助手，產品信息個性化配置工具等。

CH348數據手冊(中文) http://www.wch.cn/downloads/CH348DS1_PDF.html

CH348評估板資料 http://www.wch.cn/downloads/CH348EVT_ZIP.html

CH348驅動程序(Windows和Linux) http://www.wch.cn/downloads/USBMSER_exe.html http://www.wch.cn/downloads/CH9344SER_LINUX_ZIP.html

多串口調試工具 http://www.wch.cn/downloads/COMTransmit_ZIP.htm

CH348產品信息配置工具 http://www.wch.cn/downloads/CH34xSerCfg_ZIP.html

需要注意的是，CH348 Windows版本驅動程序，除了支持USB多串口芯片外，還支持PCI和PCIe多串口芯片。CH348 Linux版本驅動程序和CH9344共用一個。 如果是大批量應用，芯片廠商信息VID和PID可以在出廠時定制，少量應用時，用戶可以使用配置工具手動進行EEPROM參數配置。

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如果有別的沁恒芯片需要技術支持或樣片申請，也可以直接訪問以下鏈接：

樣片申請 http://www.wch.cn/services/request_sample.html

技術支持 http://www.wch.cn/contact_us.html

驅動和應用軟件GitHub倉庫 https://github.com/WCHSoftGroup

RISC-V產品GitHub倉庫 https://github.com/openwch

另外CH348還支持在MacOS下使用，驅動程序可以訪問上面的官方GitHub倉庫獲取。 7.高速多串口為什么不能用全速模式? 可能有些讀者注意到，標題和文章多處強調了：CH348是一款480Mbps、高速USB 2.0的接口芯片。 這是因為，如果要想滿足單路USB轉8路串口，而且每路串口還要支持6Mbps的波特率、連續無間隔傳輸，就必須用至少480Mbps的高速USB! 我們先來進行一個簡單的USB和串口的帶寬計算： 全速USB的速度僅12Mbps，而8路串口6Mbps的最高帶寬可達到6Mbpsx8個串口x2個方向=96Mbps，所以12Mbps全速USB是不能滿足需求的。 USB包，是USB 總線是數據傳輸的最小單位，由五部分組成：同步字段(SYNC)、包標識符字段(PID)、數據字段、循環冗余校驗字段(CRC)和包結尾字段(EOP)。 因此實際有效的數據傳輸速度是要低于總線速度的。

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目前常用的USB轉串口芯片，通常為全速模式，支持單路或雙路串口，由于全速模式下帶寬的限制，只能做到較少的串口和較低的波特率，如果要使用高速、多串口、無間隔傳輸，當所有串口通訊總速度超過全速USB協議速度，至少需要使用高速USB才能滿足需求。 總結 總的來說，如果你既想要多串口，又想要較高的波特率，CH348絕對是一個不錯的選擇!操作系統兼容性方面，支持Windows、Linux、MacOS和Android等常用平臺，同時還保留有標準、完整的硬件流控信號，可以說作為一款USB轉多串口芯片，該有的都有了! 當然，如果你不需要那么多的串口，只需要2路或4路串口，還有CH342/CH344/CH347/CH9344等多串口芯片可供選擇，CH347除了支持USB轉串口外，還支持轉SPI、I2C和JTAG。

審核編輯：湯梓紅