探索UMFT201XA USB to I2C开发模块：特性、配置与应用

在电子设计领域，高效可靠的USB到I2C接口模块至关重要。UMFT201XA作为一款USB to I2C开发模块，为工程师们提供了便捷的解决方案。下面将详细介绍该模块的特性、驱动支持、信号配置以及各种使用场景。

文件下载：UMFT201XA-01.pdf

一、UMFT201XA模块简介

UMFT201XA是基于FTDI的FT201XQ开发的模块，它是USB到I2C接口设备，具备电池充电器检测功能。即使在FT201X未被枚举的情况下，也能让电池从专用充电器端口以更高电流充电。此外，它还支持异步和同步位操作模式，内部生成的6MHz、12MHz和24MHz时钟可通过CBUS引脚输出，用于驱动微处理器或外部逻辑。

该模块设计为可插入标准0.3英寸宽的16引脚DIP插座，所有组件均为无铅（符合RoHS标准），方便工程师进行开发和应用。

二、模块特性

2.1 硬件特性

• 小巧设计：采用小型PCB组装模块，适配标准7.62mm（0.3英寸）宽的16引脚DIP插座，引脚间距为2.54mm（0.1英寸），节省空间且易于安装。
• USB接口：板载USB ‘mini - B’插座，可通过标准A到mini - B USB电缆连接到PC或USB主机，方便数据传输。
• 可配置性：通过焊锡链接实现功能配置。默认的焊锡链接设置使模块无需外设线或应用板即可工作，其他配置则提供外部电源选项和逻辑参考电平的变化。

2.2 驱动支持

UMFT201XA提供免费的VIRTUAL COM PORT (VCP)驱动和D2XX Direct驱动，支持多种操作系统，包括Windows系列（如Windows 10、8、7等）、MAC OS、Linux 3.0及以上版本以及Android系统。这些驱动均可从www.ftdichip.com免费下载，同时还有各种第三方驱动适用于其他操作系统。

三、订购信息

模块代码	所用IC代码	TID	描述
UMFT201XA - 01	FT201XQ	40001460	USB to I2C评估模块，引脚长度：5.6mm
UMFT201XA - 02	FT201XQ	40001460	USB to I2C评估模块，引脚长度：4.6mm

TID是IC的测试识别代码，这里的TID适用于修订版D硅片。

四、信号与配置

4.1 引脚输出

UMFT201XA的引脚输出在不同视角下有不同显示，引脚并非完全贯穿PCB。通过查看模块引脚图，工程师可以清晰了解每个引脚的位置和对应的信号。

4.2 信号描述

引脚编号	名称	类型	描述
J1 - 1, J2 - 8	GND	PWR	模块接地电源引脚
J1 - 2	3V3OUT	电源输出	集成LDO稳压器的3.3V输出，通过100nF电容接地去耦，主要为内部提供3.3V电源
J1 - 3	VCCIO	电源输入	I2C接口和CBUS I/O引脚的+1.8V到+3.3V电源输入
J1 - 4	RESET #	输入	FT201X的低电平有效复位线，板载上拉电阻和推荐的滤波电容
J1 - 5	CBUS4	输入	可配置的CBUS I/O引脚，功能在IC的内部MTP ROM中配置
J1 - 6	CBUS5	输出	可配置的CBUS I/O引脚，功能在IC的内部MTP ROM中配置
J1 - 7	SDA	I/O	I2C双向数据线，推荐1K上拉电阻
J1 - 8	SCL	输入	I2C时钟输入，推荐1K上拉电阻
J2 - 1	SLD	GND	USB电缆屏蔽层，通过0欧姆电阻连接到GND
J2 - 2	VBUS	电源输出	USB总线的5V电源输出，不同设计下可提供不同电流
J2 - 3	VCC	电源输入	FT201X的5V电源输入
J2 - 4	CBUS3	I/O	可配置的CBUS I/O引脚，功能在IC的内部MTP ROM中配置
J2 - 5	CBUS2	I/O	可配置的CBUS I/O引脚，功能在IC的内部MTP ROM中配置
J2 - 6	CBUS1	I/O	可配置的CBUS I/O引脚，功能在IC的内部MTP ROM中配置
J2 - 7	CBUS0	I/O	可配置的CBUS I/O引脚，功能在IC的内部MTP ROM中配置

4.3 CBUS信号选项

CBUS I/O引脚可通过FT_PROG实用软件在内部MTP ROM中进行配置，默认配置在DS_UMFT230XA中有描述。常见的配置选项包括：

• 三态（Tristate）：IO引脚处于三态。
• 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，USB挂起模式时输出高电平，可用于控制外部逻辑的P沟道逻辑电平MOSFET开关。
• SLEEP#：USB挂起模式时变为低电平，常用于USB到RS232转换器设计中使外部TTL到RS232电平转换IC断电。
• 时钟输出：如CLK24MHz、CLK12MHz、CLK6MHz，提供不同频率的时钟信号。
• GPIO：CBUS位操作模式选项，允许最多4个CBUS引脚用作通用I/O。
• BCD_Charger：电池充电检测，指示设备连接到专用电池充电器主机时的状态。

五、模块配置

5.1 焊锡链接配置选项

• JP1：默认短接时，将内部3.3V稳压器连接到VCCIO，信号驱动限制为3.3V电平信号；断开时，允许从外部电源提供1.8V - 3.3V电源，可处理1.8V到3.3V逻辑电平的信号。
• JP2：默认短接时，将VBUS连接到VCC，为“USB供电”模式；断开时，允许从外部电源供电，为“自供电”模式。

需要注意的是，同一网络不应有多个电源输出，否则可能导致不同电源之间直接短路，损坏模块和目标电路。

5.2 焊锡链接修改

UMFT201XA的PCB顶部有两个焊锡链接，可通过去除焊锡形成开路或添加焊锡桥形成短路来调整。默认情况下，两个焊锡链接均短接其焊盘。为增强模块的灵活性，可移除两个焊锡链接，并根据所需电源设置连接引脚。

5.3 总线供电配置

模块默认处于总线供电模式，电源从USB主机/集线器获取。USB VBUS提供+5V电源连接到FT201X的电源输入（VCC），FT201X的稳压器输出+3.3V电源连接到FT201X IO端口的电源输入（VCCIO）。与微控制器或其他逻辑设备接口时，与自供电配置方式相同，只是MCU或外部设备可从USB总线获取电源。

5.4 自供电配置

自供电配置从外部电源获取功率，不从USB主机吸取电流。移除JP1的焊锡链接后，可从外部电源为模块的VCC引脚提供5V电源，VCCIO可由3V3OUT或外部电源的VCC供电。为防止USB主机或集线器断电时电流回流到USB数据线，模块使用板载分压器网络连接到USB电源总线和RESET#引脚。

5.5 USB总线供电与电源开关配置

USB总线供电模式要求在USB挂起模式下消耗电流小于2.5mA（未枚举且未挂起时小于100mA）。可使用PWREN# CBUS功能在FT201X未枚举时切断外部电路的电源。通过配置P沟道功率MOSFET，使其具有软启动功能，可实现电源开关。

5.6 可变IO电压供电

FT201X可处理1.8V到3.3V范围内的CMOS/TTL逻辑电平信号。默认情况下，3V3OUT和VCCIO通过焊锡链接JP1短接。若使用外部电源为IO端口供电，需断开该焊锡链接。此配置可在总线供电模式或自供电模式下实现。需要注意的是，CBUS和DBUS引脚为5V耐受，但不能驱动5V TTL/CMOS信号，VCCIO不耐受5V，施加5V会损坏芯片。

5.7 3.3V电压供电

FT201X可由单一3.3V电源供电，这是标准自供电配置中5V供电的替代方案。将3.3V输入连接到VCC、VCCIO和3V3OUT即可实现。

5.8 配置MTP ROM

FT201X包含嵌入式MTP ROM，可用于配置每个CBUS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其他描述符。使用MTP ROM/EEPROM编程实用程序FT_PROG进行编程时，需注意将一个CBUS引脚配置为PWREN#可用于切换外部电路的电源，MTP ROM的Max Bus Power设置应指定枚举时从USB主机/集线器吸取的最大电流。

5.9 模块尺寸

UMFT201XA模块采用无铅组件，完全符合欧盟指令2002/95/EC。其尺寸以毫米为单位，具体尺寸可参考模块尺寸图。

5.10 IC封装标记

IC封装标记包含日期代码（格式为YYXX，其中xx为两位数周数，YY为两位数年份）和修订字母，后面跟随制造批次代码。

六、内部MTP ROM配置

上电复位或USB复位后，FT201X将扫描其内部MTP ROM并读取存储的USB配置描述符。UMFT201XA中FT201XQ的内部MTP ROM默认值如下：	参数	值	注释
USB Vendor ID (VID)	0403h	FTDI默认VID（十六进制）
USB Product UD (PID)	6015h	FTDI默认PID（十六进制）
Binary Code Decimal (BCD)	1000h	FTDI默认BCD（十六进制）
序列号启用？	是
序列号	见注释	模块最终测试期间生成并编程到MTP ROM中的唯一序列号
USB挂起时下拉I/O引脚	禁用	启用此选项将使设备在电源关闭（PWREN#为高）时下拉I2C接口线
制造商名称	FTDI
产品描述	UMFT201XA
最大总线功率电流	90mA
电源来源	总线供电
设备类型	FT201X
USB版本	0200	返回USB 2.0设备描述给主机，设备为USB 2.0全速设备（12Mb/s）
远程唤醒	启用	将RI#拉低可使USB主机控制器从挂起状态唤醒
高电流I/O	禁用	启用I2C和CBUS I/O引脚的高驱动电平
加载VCP驱动	启用	使设备加载CVP驱动接口
CBUS0	GPIO
CBUS1	GPIO
CBUS2	GPIO
CBUS3	GPIO
CBUS4	三态
CBUS5	三态

内部MTP ROM可使用FT_PROG实用程序通过USB进行编程，用户若没有自己的USB供应商ID但希望在设计中使用唯一的产品ID，可向FTDI申请免费的唯一PID块。

七、联系信息

如果在使用UMFT201XA模块过程中遇到问题或需要进一步的技术支持，可通过以下方式联系FTDI：

• 总部：位于英国格拉斯哥，联系电话：[phone]，传真：[phone]，邮箱：[e-mail]（销售）、[e-mail]（支持）、[e-mail]（一般咨询）。
• 美国分支机构：位于俄勒冈州蒂加德，联系电话：[phone]，传真：[phone]，邮箱：[e-mail]（销售）、[e-mail]（支持）、[e-mail]（一般咨询）。
• 台湾分支机构：位于台北，联系电话：[phone]，传真：[phone]，邮箱：[e-mail]（销售）、[e-mail]（支持）、[e-mail]（一般咨询）。
• 中国分支机构：位于上海，联系电话：[phone]，传真：[phone]，邮箱：[e-mail]（销售）、[e-mail]（支持）、[e-mail]（一般咨询）。

此外，可访问http://ftdichip.com获取更多信息，也可访问FTDI网站的销售网络页面获取当地经销商和销售代表的联系方式。

UMFT201XA USB to I2C开发模块为电子工程师提供了丰富的功能和灵活的配置选项，适用于各种USB到I2C接口的应用场景。在实际设计中，工程师们可以根据具体需求选择合适的配置方式，充分发挥该模块的优势。大家在使用过程中有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用案例呢？欢迎在评论区分享交流。