USB转多串口设备固定串口号

1、概述

使用USB转串口设备或多个USB转串口设备级联扩展多串口时，会经常遇到USB设备插拔顺序或插入的USB主机口位置不固定，系统重新开机等操作导致设备对应串口号无法固定，影响产品使用。

针对如上应用问题我司提供内置USB Serial Number（USB串行序列号）的USB转串口芯片，可固定设备对应串口号，配合沁恒提供的专用串口号批量管理工具“ComPortManager”可轻松实现多设备的串口管理，可对指定设备或所有设备进行串口号一键管理，结合芯片内置USB Serial Number的特性，一次修改，永久生效。除此之外，还支持驱动安装时分配固定的串口号。

常用USB转多串口芯片参数表：

型号	CH347T	CH344Q	CH9344L	CH348L	CH348Q
USB	480M高速	480M高速	480M高速	480M高速	480M高速
串口数量	2	4	3	8	8
最高波特率	7.5Mbps	6Mbps	12Mbps	6Mbps	6Mbps
IO电压	3.3V	3.3V	3.3V/2.5V/1.8V	3.3V/2.5V/1.8V	3.3V
RS485控制	√	√	√	√	√
封装	TSSOP20	LQFP48	LQFP48	LQFP100	LQFP48

 

型号	CH342F/K	CH9103M	CH344L	CH9104L
USB	全速	全速	全速	全速
串口数量	2	2	4	4
最高波特率	3Mbps	3Mbps	230400bps	6Mbps
IO电压	5V/3.3V/ 2.5V/1.8V	5V/3.3V/ 2.5V/1.8V	3.3V	3.3V
RS485控制	CH342F支持	√	√	√
封装	QFN24/ESSOP10	QFN40	LQFP48	LQFP48

 

2、方案特点

• 支持Windows/Linux/Android/macOS等操作系统。
• 芯片内置Unique ID，可实现操作系统上串口号固定。
• 提供ComPortManager专用串口号批量管理工具，轻松一键管理。
• 支持驱动程序安装分配指定的串口号。
• 支持USB设备VID/PID/字符串等内容配置。

3、应用框图

 

  

4、应用场景

 

 

 

5、ComPortManager使用说明

ComPortManager是一款Windows系统上用于批量管理计算机串口设备COM口号的工具软件，该工具支持单独和批量修改系统下串口设备的端口号，支持USB转串口、PCI(e)转串口、BLE/以太网转串口等设备类型，支持主动扫描设备与沁恒串口设备的热插拔检测。串口更改支持2种方式：串口号依次递增或根据设备在系统下的物理位置进行分配。

串口号依次递增方式下对于每个多串口设备，更改成功后其第一个物理串口对应“起始串口号”，然后依次增加。如以下界面展示，目标设备为USB转4串口芯片CH344，指定起始串口号为COM10，则修改成功后与物理串口的匹配关系：UART0—>COM10、UART1—>COM11、UART2—>COM12、UART3—>COM13。

 

 

 

 

① 串口设备类型选择：USB转串口/PCI(e)转串口/BLE与以太网转串口/所有类型

② 枚举串口：主动搜索当前系统所有串口设备

③ 串口卡排列顺序：按位置排列/按串口数量排列

④ 串口设备信息栏

⑤ 串口设备对应的COM口详细信息栏

⑥ 需要更改的目标设备

⑦ 指定串口号更改方式：依次递增/根据HUB位置的串口号设定更改

⑧ 更改串口号：更改过程可能会与其他原有COM口冲突，需注意提示信息

⑨ 软件信息输出窗口

⑩ 设备详细信息栏

 

6、Windows系统驱动安装分配指定串口号

部分芯片型号支持驱动安装前预先指定目标COM口编号，此方式支持芯片型号：CH342/CH343/CH344/CH347/CH9101/CH9102/CH9103/CH9104等。

对于USB转串口设备使用VID和PID以及设备路径（Location ID）可锁定该设备。此方式在驱动安装前需要修改与驱动配合使用的安装注册表文件“CH344&CH343&CH342PortCfg.reg”，不同计算机上配置可能不同。

设备路径（Location ID）可以使用工具软件“ComPortManager”或者“USBVIEW”确定。如下截图所示：

 

 

  

6.1 串口号分配计算公式

公式：ComNo = (U - 1) * K * S + (D - 1) * S + BaseCom

 

参数	说明
ComNo	设备管理器目标COM口编号
U	上游HUB端口号
K	每个HUB的端口数量
S	USB转串口芯片对应的串口数量
D	下游HUB端口号
BaseCom	串口计算初始COM口编号

 

6.2 注册表设置

打开注册表文件“CH344&CH343&CH342PortCfg.reg”，如下所示：

 

 

 

以CH344为例，图中序号参数含义具体如下：

字段	说明
PNCFG	USB转串口芯片的VID和PID
标识1	配置使能：1字节，bit7为1时使能
标识2	上游HUB端口位置掩码：2字节。 bit15：bit0-14的全局使能，为1时使能。 bit0-14：每个比特位分别对应HUB Port1-15，为1时使能，如bit0为1时使能Port1，bit1为1时使能Port2。 仅当bit15和相应bit位均有效时，(U - 1) * K * S参与计算，否则该表项等于0
标识3	参数K：每个HUB的端口数量
标识4	下游HUB端口位置掩码：2字节。 bit15：bit0-14的全局使能，为1时使能。 bit0-14：每个比特位分别对应HUB Port1-15，为1时使能，如bit0为1时使能Port1，bit1为1时使能Port2，仅当bit15和相应bit位均有效时，(D - 1) * S参与计算，否则该表项等于0
标识5	参数S：USB转串口芯片对应的串口数量
标识6	参数BaseCom：串口计算初始COM口编号

 

6.3 导入注册表，安装串口驱动

安装驱动前，需按照如上公式计算修改注册表文件，并导入注册表至系统。使用ComPortManager工具可查看公式中参数U/参数K/参数S/参数D，以及验证公式计算分配的串口号和实际分配的串口是否一致。

 

应用举例1：

计算机上连接HUB，HUB下任一USB口插入CH344，如下图：

 

 

 

如软件所示，上游HUB端口号U=2，下游HUB端口号D=1，代入计算分配串口号公式可得ComNo=17，与设备管理器生成端口号一致。

计算公式：ComNo = (2-1)*4*4 + (1-1)*4 + 1 = 17

若修改注册表里的参数串口起始号BaseCom为4，把CH344插入下游HUB第二个口D=2，代入计算分配串口号公式可得ComNo=24。

计算公式：ComNo = (2-1)*4*4 + (2-1)*4 + 4 = 24

 

 

应用举例2：

不经过HUB直接将CH344插入计算机上的第3个USB口，代入计算分配串口号公式去可得ComNo=12。

计算公式：ComNo = 0 + (3-1)*4 + 4 = 12

 

 

 

7、Linux系统驱动安装分配指定串口号

Linux系统下的串口名称分配和硬件的上电顺序有关，如果是开机启动或者接在同一HUB下面，则由系统枚举各USB设备的顺序相关。以下介绍通过udev工具实现为USB转串口设备固定串口名称的实现原理与方法，该方法也适用于其他USB设备驱动。

udev运行在用户态，脱离驱动层的关联，基于这种设计实现，用户可以通过编写规则来动态删除和修改/dev下的设备文件，任意命名设备。除了设备重命名外，还拥有修改设备访问权限的功能，可以实现在普通用户模式下操作/dev下系统设备，无需root模式下进行。

每当udevd收到uevent事件时就会去匹配规则，匹配成功后执行规则对应的操作。用户自定义规则放到/etc/udev/rules.d/目录下，以rules为扩展名。

通过udevadm命令（udevadm info -a -n /dev/ttyCH343USB0）或者sysfs（ls -la /sys/class/tty）可以查看USB串口芯片详细信息，如下以双串口芯片CH342举例：

 

 

规则匹配主要基于几个字段：

KERNELS：kernel对设备的命名，此处为设备路径（Location ID）

ATTR/ATTRS：设备的属性，如idProduct/idVendor

SUBSYSTEMS：设备类型

ACTION：设备触发的操作，如add/change/remove

根据设备信息可在/etc/udev/rules.d/创建自定义规则usb-ch342.rules，内容如下：

 

注：DRIVERS信息为设备加载的驱动名，CH342支持VCP厂商驱动和CDC驱动类型，默认建议使用VCP驱动，DRIVERS为“ch343”，CDC驱动下DRIVERS为“cdc_acm”。

如上规则使用了设备的VID，PID与USB接口号。（每个物理串口分别对应一个USB接口）然后通过命令：udevadm control --reload-rules && udevadm trigger让规则立即生效或重启后自动生效。

当CH342设备接入后即可在/dev下查看到SYMLINK中命名的ttyGPS与ttyBLE串口设备。若需要区分多个CH342设备，可结合KERNELS字段，即设备路径（Location ID）进行区分。