USB全能转换芯片CH341：一键实现USB转JTAG/SPI/I2C/GPIO/并口

CH341凭借其多协议兼容性和低成本优势，成为电子开发、硬件调试及老旧设备改造的热门选择。本文深度解析其核心功能与应用场景。

一、芯片核心特性
接口丰富：支持USB转JTAG、SPI、I2C、GPIO、并口、串口（UART）及打印口（LPT）。

高速传输：USB 2.0全速模式（12Mbps），满足多数嵌入式场景需求。

供电灵活：5V USB直接供电，兼容3.3V/5V电平设备。

封装精简：SSOP-20/SOP-16封装，易于集成到小型化设计中。

开发友好：提供Windows/Linux/Mac驱动及开源SDK。

二、功能模式详解
1. USB转打印口（LPT Mode）
功能：模拟标准IEEE1284并行打印口，兼容传统打印机和工控设备。

场景：连接针式打印机、数控机床等需并口通信的工业设备。

驱动支持：Windows系统自动识别为"USB-Print Port"，无需额外配置。

2. USB转异步串口（UART Mode）
参数：波特率50bps~2Mbps，支持RS232/RS485/RS422电平（需外接转换芯片）。

特色：内置硬件流控（RTS/CTS），支持Modbus协议通信。

3. USB转同步串行总线（SPI/I2C Mode）
SPI特性：

支持主模式，时钟频率最高2MHz

可配置CPOL/CPHA时钟极性

单次传输可达4KB数据块

I2C特性：

支持标准模式（100kHz）和快速模式（400kHz）

硬件生成START/STOP信号

7/10位地址寻址兼容

应用：快速调试EEPROM、传感器、显示屏等I2C/SPI外设。

4. USB转JTAG调试接口
协议支持：兼容IEEE 1149.1标准，支持FPGA/CPLD芯片在线编程。

典型场景：替代昂贵的专用JTAG下载器，用于Xilinx/Altera器件烧录。

5. GPIO扩展功能
资源：提供8位可编程双向IO口（部分模式复用）。

特性：支持独立输入/输出配置，可模拟PWM、按钮检测等基础功能。

三、开发资源与工具链
官方工具：

CH341PAR：并口/GPIO控制软件

CH341DLL：提供C/C++/Python API接口库

EEPROM编程工具：支持24C系列芯片烧写

第三方支持：

OpenOCD：开源JTAG调试工具集成

Linux内核驱动：自2.6版本起原生支持

Arduino库：简化SPI/I2C通信开发

四、典型应用案例
旧设备USB化改造
将老式并口打印机转换为USB接口，延长设备生命周期。

嵌入式开发调试
通过SPI/I2C接口快速读取传感器数据，或通过JTAG烧录FPGA固件。

工业控制扩展
利用GPIO实现PLC信号采集或LED矩阵控制。

教育实验平台
低成本构建单片机通信教学套件，支持多协议对比实验。

五、优劣分析
✅ 优势：

单芯片解决多接口转换需求

零售价低于2美元（模块约5美元）

社区资源丰富，GitHub开源项目超500+

⚠️ 局限：

JTAG模式不支持高速FPGA（如Artix-7以上）

SPI/I2C传输速率低于专业转换器

多模式需硬件跳线切换

六、选型建议
推荐场景：学生实验、原型验证、低速设备改造

替代方案：FT2232H（高性能）、CP2102（专注串口）

采购渠道：淘宝/LCSC提供CH341A模块（带电平转换电路）

CH341以其极高的性价比，成为硬件开发者工具箱中的"瑞士军刀"。尽管性能无法匹敌高端专用转换器，但其灵活性和易用性在业余和专业领域均占有一席之地。建议搭配逻辑分析仪使用，以充分发挥多协议调试潜力。
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文章来源：csdn

审核编辑 黄宇