В последнее время (точнее, уже немало лет) компьютеры, как ноутбуки, так и десктопы, не оснащаются последовательными портами RS-232. Просто отпала необходимость в наличии этого интерфейса - на рынке практически не осталось массовых внешних устройств, которые подключаются через стандартный COM порт. Но, тем не менее, есть масса приложений и устройств, которые используют только последовательные порты  стандартов RS-232/422/485. Это различные ресиверы, в которых перепрошивка выполняется через последовательный порт, диагностическое оборудование для автомобилей и многое другое. Если нет такого порта в компьютере, то что же делать?

Почти в любом компьютерном магазине можно купить специализированные переходники USB  в последовательный порт RS-232. Ценовой разброс подобных переходников  просто огромный: от 1 доллара за "шнурок" сомнительного происхождения на eBay, до 30-50-100  долларов за устройства, некоторые из которых ничем не отличаются по внешнему виду от однодолларового "шнурка". Так что же выбрать? Интернет полон как положительных, так и отрицательных отзывов о  совсем недорогих переходниках. У кого-то они работают без проблем, у кого-то та же модель насмерть отказывается работать. Почему? Тут есть две возможные проблемы: это может быть как проблема с программным обеспечением, так и чисто аппаратные проблемы.

Во-первых, скажу банальность, что не стоит ждать чудес от недорогих устройств. Качественное программное обеспечение - это не то, что может себе позволить небольшая компания. Да и комплектующие для производства тоже сильно отличаются по цене.

Почему мой переходник USB-COM не видит моё устройство?

Есть несколько возможных причин.

1. Из чего вообще состоит такой переходник? В идеале  - из моста USB в последовательный порт и преобразователя уровней в RS-232. Дело в том, что мост на выходе имеет уровни TTL, т.е от 0 до (именно для этих мостов) максимум 3.3 В. Часто напряжение не дотягивает и до 3 В. По стандарту RS-232 сигнал должен быть от ±5 В до ±15 В, причём, приёмник должен принимать сигнал с разбросом ±3 В. Вот здесь мы и видим причину первой экономии - зачастую производитель просто не применяет преобразователя уровней, так как, теоретически +5В  ±3В даёт аж +2В, а на выходе, как правило, от +2.5 до 3.3В, а вот получить логическую 1 с напряжением от даже от -2 до -15 В - невозможно. Т.е. работать такой переходник с RS-232 даже в принципе не сможет, только с контроллерами, у которых на входе тоже уровни TTL. Впрочем, встречаются и такие устройства, правда, нечасто. Есть и ещё одна проблема: некоторые микросхемы  RS-232 включают режим энергосбережения (спящий режим). Если на входах меньше ±3В, она даже не выйдет из "спячки", т.е. в случае без преобразователя уровней, при выходном напряжении 2.5 В  вообще никогда. В "правильных" переходниках типичное напряжение на выходах составляет  ±6.5В, что с запасом  укладывается в стандарт.

Рисунок 1. "Правильно" сделанный переходник-кабель USB-COM Mini :

Провода не впаяны прямо в плату, а подключены разъёмом. Это предотвращает механическое обламывание проводов.
Есть индикация - 2 LED.
Сама плата покрыта лаком, все отверстия покрыты золотом против окисления.
Две микросхемы: как моста (в данном случае, FTDI FT232RL), так и преобразователя уровней ZT231LEEA.
Качественный монтаж, качественная элементная база.

Если вам приходится часто использовать переходник, носить его постоянно в сумке, подключать в помещениях с пыльной или агрессивной средой, то все эти "мелочи", на которых обычно экономит большинство производителей, вам не покажутся мелочами. Кроме того, разведены все 9 сигналов RS-232, что позволяет использовать этот переходник с любыми устройствами RS-232.

Рисунок 2. Преобразователь USB-COM в "гражданском" исполнении (пластиковый корпус). Как видно, места в этом корпусе много, что позволило сделать не только качественное исполнение, но и дополнительные электролитические конденсаторы, которые подавляют пилу на верхушке сигналов. Это повышает помехоустойчивость и надёжность данных, особенно для длинных линий. При одинаковой цене со "шнурком", этот вариант более крепкий механически.

3. Драйвера. Это вообще отдельная тема, Интернет переполнен стенаниями "счастливых" обладателей переходников неизвестного происхождения. Я вижу в этом только признаки мазохизма, не более того. Если человек готов сэкономить 300 рублей и потратить недельку-другую на поиск и установку драйверов, ну, что можно сказать?

Рисунок 3. Устройство преобразователя USB-2COM на два порта RS-232. Выполнено на микросхеме FTDI FT2232D. Соответственно 2 высокоскоростных преобразователя уровней (до 921 КБит/с), двойная индикация, сглаживающие конденсаторы, внешний кварцевый генератор... И понятно, почему двойная цена.

4. Именно непредсказуемые "зависания" являются самым главным недостатком для всех конвертеров USB в COM порт. Некоторые переходники, например, на Prolific, могут работать по несколько недель без "зависаний",  а те, что попроще, "виснут" по несколько раз в день. Есть некоторые нарекания на TI. Правильно сделанный переходник на FTDI может работать годами без перезагрузки.

Своими руками?

В мире десятки производителей выпускают микросхемы для подобных переходников. Прежде всего, они отличаются по функциональности и по цене. Например, очень популярная микросхема CH340 представляет из себя универсальное решение для моста USB в параллельный, последовательный или инфракрасный порт. Переходники на этой микросхеме продаются от 3 долларов за штуку. Впрочем, в таких переходниках отсутствует преобразователь уровней и поддерживаются всего 3 сигнала из 9-ти по стандарту ( сама микросхема поддерживает только 6 сигналов). В совсем уж плохоньких переходниках часто вообще ставятся бескорпусные схемы неизвестного происхождения.
Что меня удивляет, так это то, что находятся энтузиасты, которые покупают такой переходник, он у них не работает, они заказывают такой же дешёвый, потом ещё один и т.д. Это как в 90-х один "бизнесмен" мне с гордостью рассказывал, что он не держит все яйца в одной корзине. И тут же начал перечислять эти корзины:  МММ, Хопёр Инвест, Чара Банк... Кто жил в те времена - поймёт.

Наиболее популярные мосты USB-UART производят тайваньская Prolific и английская FTDI. Их популярность обусловлена прежде всего качеством как самих микросхем, так и программного обеспечения для них. На мой взгляд, решение FTDI гораздо более качественное,  это сказывается и на цене - микросхемы от этого производителя почти в два раза дороже, чем Profilic. Однако звание чемпиона по цене принадлежит микросхемам от TI.

Многие люди, у которых руки прикручены как надо, хотят сделать подобные переходники сами. В Интернете можно найти схемы, рисунки печатных плат и подробные рекомендации. А стоит ли овчинка выделки? Конечно, если для вас лично это вопрос принципа, то это понятно. Но глядя на цены микросхем, у меня, например, пропал бы всякий интерес к подобной работе.  Только микросхема преобразователя уровней TTL в  RS-232 MAX213EWI стоит в розницу 200 рублей. При этом, эта микросхема работает с максимальной скоростью всего 115 КБит/сек, а не 921 КБит/сек, как в "правильных" моделях. А вы думали, почему их не ставят в дешёвые переходники?  Самый недорогой мост USB-UART PL2303 стоит 210 рублей, FT232RQ - 360, FT232RL - 460, TUSB3410 - 530рублей. Тут хотелось бы заметить, что микросхемы FT232RQ, FT232RL это одно и тоже, только с маленьким, но для кого-то очень существенным отличием - наработка на отказ у первой микросхемы в 2.5 раза меньше, чем у второй. Хотя и  это время совсем не маленькое. Это без навесных элементов, платы, разъёмов и корпуса. Так, что прежде, чем браться за такую работу, имеет смысл подумать, может готовый - тоже неплохой вариант? Впрочем, всем известно, что некоторые производители (китайцы, хоть это и не политкорректно показывать на них пальцем) могут и из FTDI и Texas Instruments сделать, мягко говоря, некачественное изделие, так что смотрите внимательнее на производителя и его репутацию.
И всё таки, если вы решили сделать своими руками подобный переходник, в даташитах производителей микросхем вы можете найти подробные схемы таких устройств на любой вкус. Ещё раз повторю ссылки на самые популярные микросхемы:  PL2303, FT232RL, TUSB3410.

Выводы

Конечно, выбирать переходники надо по цели их применения. Если вам нужно только прошить спутниковый ресивер, то подойдут и переходники среднего ценового диапазона от 15 до 20 долларов.  Но управление частотным преобразователем я бы им не доверил. Мало ли в какой момент он решит "зависнуть". Покупая переходники дешевле 15 долларов, помните: чудес не бывает и вы вступаете в лотерею.

По моему опыту,  лидеры по качеству  - Titan-VSCOM (на  решениях FTDI) и MOXA (на TI). Что касается ICPDAS и ADVANTECH, они в своих устройствах используют Prolific, и я бы не рекомендовал эти устройства для критичных приложений, могут "зависнуть" в самый неподходящий момент.