FTDI UMFT200XD USB 转 I2C 模块：设计与应用详解

在电子设计领域，USB 转 I2C 模块是实现设备通信的重要组件。FTDI 的 UMFT200XD 模块便是其中一款性能出色的产品，下面将为大家详细介绍该模块的特点、信号配置、驱动支持等方面的内容。

文件下载：UMFT200XD-01.pdf

一、模块概述

UMFT200XD 是一款 USB 转 I2C 分线模块，它利用 FTDI 的 FT200XD IC 实现 USB 到 I2C 的转换。该模块将 USB2.0 全速信号转换为 I2C 信号，且不配备 USB 连接器，而是直接插入 USB 主机连接器，通过 PCB 焊盘与 USB 连接器的电气触点实现电气连接。I2C 接口工作在 +3.3V 电压水平，不过所有 I/O 都具有 5V 耐压能力。

二、订购信息

UMFT200XD 有三种不同的型号，分别为 UMFT200XD - 01、UMFT200XD - NC 和 UMFT200XD - WE，它们的主要功能都是实现 USB 到 I2C 的转换，都带有四条控制总线，3.3V 电源输出限制为 50mA，5V 带有安全保险丝。不同之处在于信号引出方式：

• UMFT200XD - 01：I2C 信号通过 8 针母连接器引出。
• UMFT200XD - NC：I2C 信号通过 PCB 上的 8 个焊盘引出。
• UMFT200XD - WE：I2C 信号通过连接到 PCB 焊盘的 8 根 6 英寸飞线引出。

大家在选择时，可根据实际的设计需求来决定使用哪种型号。

三、驱动支持

UMFT200XD 提供免版税的 VIRTUAL COM PORT（VCP）驱动和 D2XX 直接驱动（USB 驱动 + DLL 软件接口），支持多种操作系统，包括 Windows（从 XP 到 10）、Mac OS - X、Linux 3.2 及更高版本以及 Android 系统。这些驱动都可以从 www.ftdichip.com 免费下载。此外，还有各种第三方驱动适用于其他操作系统，具体信息可访问该网站查询。

四、信号与配置

1. CN1 信号描述

CN1 直接连接到 USB 主机或 HUB 端口，也可连接到 USB 延长线。它连接 USB 信号、5V USB 总线电源和 GND。在连接时，对于水平连接器，信号焊盘应朝上；对于垂直连接器，信号焊盘应朝右。即使插反也不会造成损坏，只是无法实现 PCB 与 HUB 之间的连接。CN1 各引脚功能如下：	引脚编号	名称	类型	描述
1	VBUS	PWR	USB 端口的电源输入。低功率 USB 总线供电设计中，可从 USB 总线的 5V 电源获取高达 100mA 的电流；高功率 USB 总线供电设计中，最大可获取 500mA 的电流。
2	D -	信号	负 USB 数据信号
3	D +	信号	正 USB 数据信号
4	GND	PWR	模块接地

2. CN2 信号描述

引脚编号	名称	类型	描述
1	SCL	输入	I2C 时钟输入
2	VBUS	PWR	输出 5V 电源输出 USB 端口
3	GND	PWR	模块接地电源
4	RST#	输入	可由外部设备用于复位 FT201X
5	SDA	I/O	I2C 双向数据线
6	3V3	输出	FT200XD 集成 LDO 稳压器的 3.3V 输出。该引脚通过 10nF 电容在模块 PCB 上接地，可为外部硬件提供高达 50mA 的 3V3 电源
7	CB0	I/O	可配置的 CBUS0 I/O 引脚，其功能在设备内部 MTP ROM 中配置
8	GND	PWR	模块接地电源

3. CBUS 信号选项

CBUS0 引脚具有多种可配置功能，例如：

• Tristate：焊盘呈高阻态。
• DRIVE_1：输出恒定的 1。
• DRIVE_0：输出恒定的 0。
• PWREN#：设备通过 USB 配置后输出低电平，在 USB 挂起模式下输出高电平，可用于控制外部逻辑 P 沟道逻辑电平 MOSFET 开关的电源，需搭配 10kΩ 上拉电阻使用。
• SLEEP#：在 USB 挂起模式下变为低电平，通常用于在 USB 转 RS232 转换器设计中关闭外部 TTL 到 RS232 电平转换器 IC 的电源。
• CLK24MHz、CLK12MHz、CLK6MHz：分别输出 24MHz、12MHz 和 6MHz 时钟信号，在 USB 挂起模式下，时钟输出也会暂停。
• GPIO：CBUS 位操作模式选项，具体使用方法可参考 FTDI 网站上的应用笔记 AN232R - 01。
• BCD_Charger：电池充电检测，当设备连接到专用电池充电器主机时输出高电平。
• BCD_Charger#：BCD_Charger 的反相输出。
• BitBang_WR#：同步和异步位操作模式 WR# 选通输出。
• BitBang_RD#：同步和异步位操作模式 RD# 选通输出。
• I2C_TXE#：FT200XD 发送缓冲区的状态，发送缓冲区为空时用于向 I2C 主设备指示。
• I2C_RXF#：FT200XD 接收缓冲区的状态，接收缓冲区满时用于向 I2C 主设备指示。
• VBUS_Sense：输入，用于检测 VBUS 是否存在。
• Time_Stamp：每当接收到 USB SOF 时，信号状态会切换。
• Keep_Awake#：低电平有效输入，防止芯片进入挂起状态。

4. 配置 MTP ROM

模块上的 FT200XD IC 包含一个嵌入式 MTP ROM，可用于指定 CBUS0 引脚的功能、每个信号引脚的电流驱动、USB 总线的电流限制以及设备的描述符。这些功能可以使用 FTDI 的编程工具 FT_Prog 进行编程。编程时需注意，MTP ROM 的最大总线电源设置应指定设备枚举时从 USB 主机/集线器汲取的最大电流。对于高功率 USB 设备，枚举时的电流限制在 100mA 到 500mA 之间；对于低功率 USB 设备，电流限制为 100mA。

五、模块尺寸与连接

1. 模块尺寸

UMFT200XD - 01 模块的尺寸如图 4.1 所示，各项尺寸测量值以毫米为单位，公差为 +/-0.1mm。大家在进行 PCB 布局设计时，需要参考这些尺寸信息，以确保模块能够正确安装。

2. 模块线连接

• UMFT200XD - WE 线连接：该型号的线连接如图 5.1 所示，不同颜色的线对应不同的引脚，线长为 6 英寸，图中数字指的是 PCB 上的焊盘编号。需要注意的是，图中展示的是作为电缆的形式，实际产品是单独的电线，并非电缆。
• UMFT200XD - WE 外观：图 5.2 展示了 UMFT200XD - WE 的外观。

六、模块电路原理图

UMFT200XD 的电路原理图如图 6.1 所示，通过该原理图，我们可以清晰地了解模块内部的电路连接和信号走向，对于进行电路分析和故障排查具有重要意义。

七、环境合规性

UMFT200XD 模块仅使用无铅组件，完全符合欧盟指令 2002/95/EC，这体现了产品在环保方面的要求，也符合现代电子设备对绿色环保的趋势。

八、内部 MTP ROM 配置

FT200XD 在通电复位或 USB 复位后，会扫描其内部 MTP ROM 并读取存储在其中的 USB 配置描述符。UMFT200XD 上使用的 FT200XD 内部 MTP ROM 的默认值如下：	参数	值	备注
USB 厂商 ID（VID）	0403h	FTDI 默认 VID（十六进制）
USB 产品 ID（PID）	6015h	FTDI 默认 PID（十六进制）
序列号启用？	是	在 UMFT200XD - 01 模块的最终测试期间，会生成一个唯一的序列号并编程到 MTP ROM 中
序列号	见备注	启用此选项会使设备在电源关闭时下拉 UART 接口线（PWREN# 为高电平）
在 USB 挂起时下拉 I/O 引脚	禁用	-
制造商名称	FTDI	-
产品描述	UMFT200XD	-
最大总线电源电流	90mA	-
电源来源	总线供电	-
设备类型	FT200DX	FT200DX = 0x03，返回 USB 2.0 设备描述给主机，该设备是 USB 2.0 全速设备（12Mb/s）
USB 版本	0200	-
远程唤醒	启用	从挂起状态唤醒，将 RI# 置低可唤醒 USB 主机控制器
高电流 I/O	禁用	启用串行和 CBUS 上的高驱动电平
加载 VCP 驱动	启用	使设备加载 VCP 驱动接口
CBUS0	GPIO	-

内部 MTP ROM 可以使用实用程序 FT_PROG 通过 USB 进行编程，FT_PROG 可从 www.ftdichip.com 下载。没有自己的 USB 厂商 ID 但希望在设计中使用唯一产品 ID 的用户，可以向 FTDI 申请免费的唯一 PID 块，可联系 FTDI 支持（[e-mail]）获取此服务。

九、联系信息

FTDI 在全球多个地区设有办公室，包括英国格拉斯哥的总部、美国俄勒冈州蒂加德的分公司、中国上海和台湾台北的分公司。大家可以根据自己的需求，通过电话、传真或电子邮件与相应的办公室联系。具体的联系方式如下：

• 英国总部：Unit 1, 2 Seaward Place, Centurion Business Park, Glasgow G41 1HH United Kingdom，Tel: [phone]，Fax: [phone]，E - mail（Sales）: [e-mail]，E - mail（Support）: [e-mail]，E - mail（General Enquiries）: [e-mail]
• 美国分公司：7130 SW Fir Loop, Tigard, OR 97223 - 8160，Tel: [phone]，Fax: [phone]，E - mail（Sales）: [e-mail]，E - mail（Support）: [e-mail]，E - mail（General Enquiries）: [e-mail]
• 中国上海分公司：Room 1103, No. 666 West Huaihai Road, Shanghai, 200052，Tel: [phone]，Fax: [phone]，E - mail（Sales）: [e-mail]，E - mail（Support）: [e-mail]，E - mail（General Enquiries）: [e-mail]
• 中国台湾分公司：2F, No. 516, Sec. 1, NeiHu Road Taipei 114，Tel: [phone]，Fax: [phone]，E - mail（Sales）: [e-mail]，E - mail（Support）: [e-mail]，E - mail（General Enquiries）: [e-mail]

同时，大家可以访问 FTDI 的网站 http://ftdichip.com 了解更多产品信息，也可以在其销售网络页面查询当地经销商和销售代表的联系方式。

在使用 FTDI 的 UMFT200XD 模块进行设计时，希望大家能够充分利用其特点和功能，同时注意相关的注意事项。如果在设计过程中遇到问题，欢迎在评论区留言交流。大家在实际应用中，是否遇到过一些特殊的问题或者有独特的使用经验呢？不妨分享出来，共同探讨。