FT232RL, CP2102 и CH340: чем отличаются мосты USB-UART и как выбрать замену

Зачем нужен мост USB-UART

Контроллер общается по UART — двум линиям TX и RX, а компьютер ждёт USB. Мост переводит одно в другое и показывает в системе виртуальный COM-порт, поэтому со стороны программы работа идёт с обычным последовательным портом, а не с сырым USB.

Помимо двух линий данных мост обычно даёт ещё управляющие линии (RTS, CTS, DTR), которые используются для сброса контроллера и для входа в загрузчик — именно на этом завязан автоматический сброс при прошивке Arduino и ESP.

При разводке всегда перекрещивают TX и RX: TX моста идёт на RX контроллера и наоборот, а земли соединяют общим проводом. Частая ошибка — соединить TX с TX и RX с RX, тогда ничего не работает.

FT232RL, CP2102 и CH340 — в чём разница

• Производитель: FT232RL — FTDI, CP2102 — Silicon Labs, CH340 — Nanjing Qinheng (WCH).
• Скорость: у FT232RL до 3 Мбит/с, у CP2102 до 1 Мбит/с (у CP2102N до 3 Мбит/с), у CH340 до 2 Мбит/с.
• Питание логики: FT232RL 1,8…5 В через вывод VCCIO, CP2102 фиксированные 3,3 В со встроенным стабилизатором, CH340 в основном 5 В.
• Внешний кварц: FT232RL и CP2102 без внешнего кварца, у CH340G кварц 12 МГц нужен, а CH340C/E без кварца.
• Драйверы: FT232RL и CP2102 обычно подхватываются системой сами, CH340 на старых Windows ставится вручную.

Почему это не прямая замена

Корпуса и выводы у всех трёх разные: FT232RL — SSOP-28, CP2102 — QFN-28, CH340 бывает в SOP-16, SOP-8 и других. Поставить одну микросхему на место другой без переделки платы невозможно.

USB-идентификаторы тоже разные: VID и PID у каждого производителя свои, и драйвер подбирается именно по ним. После замены микросхемы на чужую компьютер увидит новое устройство и попросит другой драйвер.

Поэтому замену считают не по принципу «лучше-хуже», а по задаче: под промышленную и надёжную линию берут FTDI, под компактную 3,3 В плату — CP2102, под дешёвую плату — CH340.

Чем заменить FT232RL

FT232RL снят с производства: производитель объявил последний заказ, и новую разработку на нём уже не строят. Названный производителем преемник — FT232RNL, который сохраняет посадочное место SSOP-28 и тот же драйверный стек, то есть это и есть прямая замена.

Если нужен аналог по функции, но плата всё равно переделывается, смотрят на CP2102N (более свежий CP2102) или на CH340C с внутренним кварцем. Оба дешевле, но тянут за собой смену драйвера и идентификаторов.

Отдельно стоит упомянуть PL2303 — ещё один старый мост, который часто ставят по инерции; по надёжности и по драйверам он обычно слабее всех трёх перечисленных, и в новой разработке его избегают.

Характеристики

• FT232RL: FTDI, до 3 Мбит/с, SSOP-28, логика 1,8…5 В через VCCIO, без внешнего кварца, EEPROM 1024 бит.
• CP2102: Silicon Labs, до 1 Мбит/с (CP2102N до 3 Мбит/с), QFN-28 5×5 мм, встроенный LDO на 3,3 В.
• CH340: WCH, до 2 Мбит/с, корпуса SOP-16/SOP-8 и другие; CH340G с внешним кварцем 12 МГц, CH340C/E без кварца.
• Все три показываются в системе как виртуальный COM-порт, но с разными VID/PID и драйверами.

Частые вопросы

• Можно ли поставить CP2102 вместо FT232RL — нет, разные корпуса и драйверы; это переразводка платы, а не замена микросхемы.
• Чем заменить снятый с производства FT232RL — прямая замена FT232RNL, по функции CP2102N или CH340C.
• Почему CH340 не определяется на старом Windows — драйвер нужно ставить вручную, на новых системах он обычно есть из коробки.
• Что значит VID/PID и зачем это при замене — по этим идентификаторам система подбирает драйвер; у чужой микросхемы они другие.
• Как не перепутать TX и RX — TX моста на RX контроллера, RX на TX, земли вместе.