Стандартизація програмування рацій: саморобний USB-UART адаптер з роз’ємом RJ12
Незалежно від того, чи ви є радіоаматором, чи просто цікавитеся електронікою, у вас майже напевно знайдеться ціла шухляда різноманітних перехідників USB-UART. Я не є винятком — за роки роботи у мене накопичилося кілька таких платок.
Однак, коли я почав активно користуватися радіостанціями, я усвідомив одну просту річ: більшість китайських трансиверів не потребують жодних спеціальних чи фірмових мікросхем для програмування. Всередині вони спілкуються через звичайний послідовний інтерфейс UART. Все, що насправді потрібно для їх прошивки чи налаштування — це базовий USB-UART адаптер та правильне фізичне підключення.
Щоб спростити свій робочий процес, я вирішив розробити власний USB-UART адаптер. Хоча це досить простий проект, він має кілька ключових конструктивних відмінностей, які роблять його набагато зручнішим, ніж готові плати з магазину.
Головна ідея: чому саме RJ12?
Кожен, хто користувався дешевими платами USB-UART, знає, наскільки це буває незручно. Кожен адаптер має свою розпіновку на штирових роз’ємах (гребінках). Перед кожним підключенням до рації доводиться звіряти, які контакти відповідають за TX, RX, VCC та GND, щоб нічого не переплутати. Робити це щоразу окремими дротами-перемичками (так званими «dupont» кабелями) швидко набридає.
Ідея вирішити цю проблему з’явилася завдяки адаптеру Tag-Connect, який я свого часу придбав для програматора ST-Link. У ньому використовувався роз’єм RJ12, і я зрозумів, що це надзвичайно зручний варіант для подібних завдань.
Я вирішив зробити RJ12 своїм особистим фізичним стандартом для послідовного програмування. Встановивши один роз’єм RJ12 на плату адаптера, я повністю позбувся хаосу з окремих дротів. Замість того, щоб щоразу перевіряти розпіновку, я зафіксував її для роз’єму RJ12 на платі:
- VCC
- TX
- RX
- CTS
- RTS
- GND
З такою схемою мені знадобилося лише один раз зробити кілька перехідних кабелів:
- Для Baofeng-подібних рацій: штекер RJ12 з одного боку та класичний роз’єм Kenwood (аудіоджеки 3.5 мм і 2.5 мм) з іншого.
- Для Retevis B63S: штекер RJ12 з одного боку та гніздо USB-C з іншого (ця рація виводить внутрішні лінії UART на свій USB-C роз’єм).
Тепер, коли мені потрібно запрограмувати рацію, я просто беру потрібний готовий кабель, вставляю його в роз’єм і починаю роботу.
Особливості апаратної частини
Окрім роз’єму RJ12, я хотів зробити пристрій надійним, компактним та безпечним для комп’ютера. Ось основні технічні рішення проекту:
1. Передавач CH340E
В якості моста USB-UART я обрав мікросхему CH340E. Це дуже компактний чіп у корпусі MSOP10. Він надійний, дешевий, чудово підтримується всіма операційними системами «з коробки» і потребує мінімальної кількості зовнішніх компонентів (обв’язки).
2. Захист USB-порту
У радіоаматорському середовищі статична електрика (ESD) та високі рівні ВЧ-наведень є постійною загрозою для електроніки. Щоб захистити мікросхему адаптера та USB-порт комп’ютера, я додав на плату спеціальну мікросхему ESD-захисту USBLC6-2SC6. Вона надійно придушує високовольтні імпульси на лініях передачі даних USB.
3. Перемикання напруги без джамперів
Більшість комерційних адаптерів використовують 3-контактний роз’єм із пластиковою перемичкою (джампером) для вибору між рівнями 5В та 3.3В. Ці перемички постійно губляться. Я замінив їх на простий низькопрофільний повзунковий перемикач (слайдер), який дозволяє миттєво змінювати логічні рівні без ризику втратити деталь.
Розміщення компонентів та 3D-модель
Плата була розведена в KiCad з метою зробити її якомога компактнішою.
Ось 3D-рендер зібраного адаптера:
А так виглядає трасування друкованої плати та розташування елементів:
Файли проекту
Цей проект повністю відкритий, і його легко повторити самостійно. Усі схеми KiCad, розводка плати та Gerber-файли для виробництва опубліковані в репозиторії проекту:
Якщо ви втомилися від постійного перемикання дротів і програмуєте більше однієї рації — стандартизація кабелів на базі RJ12 стане чудовим та корисним проектом на вихідні!