Controladores de puente USB a UART en placas de desarrollo ESP32
Los controladores de puente USB a UART más utilizados en las placas de desarrollo ESP32 son el CH340 de WCH y el CP2102 de SiLabs. Descubre cuál deberías elegir.
Hoy exploraremos los chips controladores de puente USB a UART en el contexto de las placas ESP32.
Los chips USB a UART se utilizan comúnmente para habilitar la comunicación entre una computadora o dispositivo compatible con USB y un microcontrolador u otro sistema embebido, utilizando comunicación UART (Receptor-Transmisor Asíncrono Universal).
Aunque hay muchos chips USB a UART disponibles en el mercado, no todos se utilizan en las placas de desarrollo ESP32. Nos centraremos únicamente en las opciones más populares, que son las más comunes en estas placas.
Fabricantes de controladores de puente USB a UART #
Hoy en día, varias empresas fabrican chips controladores de puente USB a UART, y estos chips pueden clasificarse según su fabricante. De ellas, 3 son destacables al hablar de placas ESP32, ya que sus chips se utilizan comúnmente en estas placas: FTDI, SiLabs y WCH. Primero, veamos un vistazo a cada una de estas empresas.
- FTDI - Future Technology Devices International Ltd es una empresa privada escocesa de dispositivos semiconductores, especializada en tecnología de Universal Serial Bus (USB).
- SiLabs - Silicon Laboratories es un fabricante público de semiconductores con sede en Austin, Texas, Estados Unidos.
- WCH - WinChipHead es la marca principal de la empresa Nanjing Qinheng Microelectronics Co., Ltd, con sede en Nanjing, China.
Chips USB a UART más populares en placas ESP32 #
Aunque puedes encontrar la lista completa de chips USB a UART en la sección siguiente, aquí enumeramos los chips más populares utilizados en las placas de desarrollo ESP32. Si solo estás intentando elegir la mejor opción de placa ESP32 y el puente USB a UART, esta sección debería ser suficiente.
Duelo: CH340 vs CP2102 #
Cuando hablamos de placas de desarrollo ESP32, si has buscado una recientemente, probablemente hayas visto dos opciones de la misma placa con diferentes precios. La diferencia de precio se debe a los diferentes controladores USB a UART utilizados: CH340 o CP2102. Aunque son prácticamente iguales, vamos a enfrentarlos en un duelo: CH340 vs CP2102.
Lado izquierdo: CH340 #
Primero, tenemos el CH340. Es una opción económica que ha ganado popularidad por su asequibilidad. Este chip realiza la tarea de convertir datos entre USB y UART, lo que lo convierte en una opción preferida para muchos proyectos de bricolaje y aficionados. Es como el héroe discreto y confiable, que cumple su función sin hacer que gastes de más. Puedes ver cómo identificar el chip controlador de puente USB a UART CH340 en la placa de desarrollo D1 mini más arriba.
Ver placas de desarrollo ESP32 con CH340G
Lado derecho: CP2102 #
Por otro lado, tenemos el CP2102. Este es un poco más elegante y tiende a ser algo más caro. El CP2102 es conocido por su estabilidad y facilidad de uso. Es como el operador suave del USB a UART, tal vez un poco más pulido que su contraparte CH340. Suele ser la opción para aplicaciones más profesionales donde la fiabilidad es una prioridad. Puedes ver cómo identificar el chip controlador de puente USB a UART CP2102 en la placa de desarrollo NodeMCU-32S más arriba.
Ver placas de desarrollo ESP32 con CP2102
Resultados #
Según algunos usuarios, el CH340 a veces es inestable y podría dejar de funcionar de repente, pero personalmente nunca hemos notado ninguna diferencia entre el CP2102 y el CH340 en términos de fiabilidad.
En resumen, si tienes un presupuesto ajustado y solo quieres que las cosas empiecen a funcionar, el CH340 podría ser tu elección. Pero si buscas un rendimiento más sofisticado y fiable, el CP2102 podría ser el camino a seguir. ¡Todo depende de lo que se ajuste a tu proyecto y tu bolsillo!
Subcampeón: FTDI #
Si deseas programar tu chip ESP32 directamente, sin una placa de desarrollo, o si la placa de desarrollo no incluye un puente USB a UART, una opción popular es un controlador FTDI.
FT232RL es una placa controladora de puente externa. Viene con un puerto micro USB y proporciona niveles de voltaje de 5V o 3.3V, seleccionables con un jumper. Además, tiene 6 pines fácilmente accesibles que puedes utilizar para conectar a placas de desarrollo ESP8266 / ESP32 u otras.
Más chips USB a UART #
Existen varios otros chips de los mismos fabricantes que contribuyen a los controladores de puente USB a UART. Echemos un vistazo a cada uno de forma individual, analizando sus características para comprender mejor cómo se alinean con las necesidades de las implementaciones reales de placas de desarrollo ESP32. Después de la lista de chips de cada fabricante, encontrarás algunos ejemplos de placas de desarrollo ESP32 que integran controladores específicos de puente USB a UART.
FTDI #
Los dispositivos FTDI se destacan en el mercado de USB a UART por sus controladores de alta calidad, ampliamente reconocidos en la industria por su fiabilidad. Además, FTDI proporciona una extensa documentación, lo que ayuda a los desarrolladores en una integración sin problemas y en la resolución de problemas. La amplia aceptación de las soluciones FTDI en la industria resalta su reputación de estabilidad y rendimiento, lo que las convierte en una opción preferida tanto en entornos profesionales como en proyectos de hobby.
| Serie | Tasa de bits máxima | Paquete | Reloj | EEPROM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|
| FT230X | 3 Mbit/s | QFN16 (FT230XQ) / SSOP-16 (FT230XS) | Integrado | Sí | Enlace |
| FT231X | 3 Mbit/s | QFN20 (FT231XQ) / SSOP-20 (FT231XS) | Integrado | Sí | Enlace |
| FT232RL | 3 Mbit/s | QFN32 (FT232RQ) / SSOP-28 (FT232RL) | Integrado | Sí | Enlace |
| FT2232H | 12 Mbit/s | LQFP-64 (FT2232HL) / QFN64 (FT2232HQ) / VQFN-56 (FT2232H-56Q) | Externo | No | Enlace |
La serie FT de controladores de puente USB a UART ofrece varias opciones, que vienen en diferentes paquetes de chips. Es importante destacar que estos controladores ofrecen distintas tasas de bits, tamaños de paquete, configuraciones de reloj (interno o externo) e integración de EEPROM. El FT2232H destaca por tener una tasa de bits máxima más alta de 12 Mbit/s en comparación con los 3 Mbit/s de los otros tres controladores; sin embargo, requiere un reloj externo, mientras que los demás tienen un reloj integrado.
FT231X #
SparkFun ESP32 Thing - junto con el sistema en chip (SoC) WiFi, este dispositivo integra un FTDI FT231x, que funciona como un convertidor USB a serie. Este componente permite una comunicación fluida entre tu computadora y el microcontrolador, facilitando tareas de programación e intercambio de datos.
FT2232H #
ESP-WROVER-KIT - destaca como una placa de desarrollo basada en ESP32 fabricada por Espressif. Su característica más destacada es la inclusión del chip FTDI FT2232HL, un avanzado puente USB de múltiples interfaces. Este chip integrado facilita el uso de JTAG para la depuración directa del ESP32, eliminando la necesidad de un depurador JTAG independiente al permitir la depuración a través de la interfaz USB.
ESP32-Ethernet-Kit - creado por Espressif, es una placa de desarrollo centrada en el ESP32. Compuesta por dos placas de desarrollo distintas, a saber, la placa Ethernet A y la placa PoE B, la primera incluye el módulo ESP32-WROVER-B con capacidades de Bluetooth de doble modo y Wi-Fi. Además, cuenta con el IP101GRI, un transceptor Ethernet rápido de un solo puerto 10/100 (PHY).
SiLabs #
Silicon Labs se distingue por ofrecer un portafolio diverso de controladores de puente USB a UART. Cabe destacar que los dispositivos de Silicon Labs se caracterizan por características avanzadas, como bajo consumo de energía, altas tasas de datos y funcionalidades integradas como reguladores de voltaje. Esto hace que las soluciones de Silicon Labs sean adecuadas para una amplia variedad de aplicaciones, especialmente aquellas que requieren eficiencia energética y capacidades mejoradas.
| Serie | Tasa de bits máxima | Paquete | Reloj | EEPROM | Hoja de datos |
|---|---|---|---|---|---|
| CP2102 | 1 Mbit/s | QFN28 (CP2102) | Integrado | Sí | Enlace |
| CP2104 | 2 Mbit/s | QFN24 (CP2104) | Integrado | Sí | Enlace |
| CP2102N | 3 Mbit/s | QFN20 (CP2102N-QFN20) / QFN24 (CP2102N-QFN24) / QFN28 (CP2102N-QFN28) | Integrado | Sí | Enlace |
La serie CP de controladores de puente USB a UART también ofrece varias opciones. Es importante destacar que las opciones ofrecen diferentes tasas de bits máximas, que van desde 1 Mbit/s para el CP2102 hasta 3 Mbit/s para el CP2102N. Los tipos de paquete también varían, con QFN28 para el CP2102, QFN24 para el CP2104 y múltiples opciones (QFN20, QFN24, QFN28) para el CP2102N. Los tres controladores tienen un reloj y EEPROM integrados.
CP2102 #
ESP-WROVER-KIT - viene con opciones tanto FT2232H como CP2102 de USB a UART. En su mayoría, las versiones más antiguas tienen FT2232H y las versiones más nuevas tienen CP2102.
NodeMCU-32S - En esta configuración se utiliza el módulo ESP-WROOM-32, con el chip de puerto serial USB CP2102 empleado en el periférico para extender la interfaz micro USB. Esta configuración permite la depuración directa al conectarse a una computadora a través de USB, asegurando una transmisión de datos rápida y estable.
CP2102N #
SparkFun ESP32 Thing Plus - El SparkFun ESP32 Thing Plus marca la siguiente etapa para adentrarse en los conceptos IoT de Espressif, ofreciendo todas las comodidades del ESP32 Thing original mientras avanza hacia el futuro.
ESP32-C6-DevKitC-1-N8 - El ESP32-C6-DevKitC-1 sirve como una placa de desarrollo introductoria basada en el ESP32-C6-WROOM-1(U), un módulo versátil que cuenta con 8 MB de flash SPI. Esta placa integra sin problemas funciones completas para Wi-Fi, Bluetooth LE, Zigbee y Thread.
CP2104 #
Adafruit Feather (HUZZAH32) - El Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather se destaca como una placa de desarrollo de nivel inicial que cuenta con el ESP32-WROOM-32, un módulo versátil equipado con 8 MB de flash SPI.
WCH #
WCH, representado principalmente por la serie CH340, se destaca por su asequibilidad, lo que lo convierte en una opción atractiva para proyectos con limitaciones de presupuesto. Sin embargo, los dispositivos WCH pueden tener limitaciones en cuanto a características avanzadas y soporte extenso en comparación con gigantes de la industria como FTDI y Silicon Labs. Aunque WCH es popular en círculos de aficionados y proyectos con restricciones presupuestarias, puede no ser la opción ideal para aplicaciones que requieren capacidades de vanguardia y un soporte técnico completo. Puedes encontrar la hoja de datos del CH340 aquí.
| Serie | Tasa de bits máxima | Paquete | Reloj | EEPROM |
|---|---|---|---|---|
| CH340B | 2 Mbit/s | SOP-16 | Integrado | Sí |
| CH340C | 2 Mbit/s | SOP-16 | Integrado | No |
| CH340E | 2 Mbit/s | MSOP-10 | Integrado | No |
| CH340G | 2 Mbit/s | SOP-16 | Externo | No |
| CH340T | 2 Mbit/s | SSOP-20 | Externo | No |
El controlador de puente USB a UART CH340 está disponible en varios paquetes. Estos difieren en los tipos de paquetes de chip, con CH340B y CH340C en SOP-16, CH340E en MSOP-10, CH340G en SOP-16 con reloj externo, y CH340T en SSOP-20 con reloj externo. Las configuraciones de reloj varían, con la mayoría teniendo un reloj integrado, excepto el CH340G y CH340T, que requieren un reloj externo. La presencia de EEPROM se menciona, con el CH340B incorporándola, mientras que los CH340C, CH340E, CH340G y CH340T no la incluyen en sus diseños. Esta información ofrece una referencia rápida para los desarrolladores que buscan características específicas dentro de la serie CH340 para sus aplicaciones.
CH340G #
ESP32-CAM-MB - placa de desarrollo de doble modo diseñada alrededor del ESP32, utilizando una antena en la placa de circuito impreso (PCB). Incorpora dos CPUs LX6 de 32 bits de alto rendimiento, empleando una arquitectura de tubería de 7 niveles. La frecuencia principal de esta placa se puede ajustar dentro de un rango de 80 MHz a 240 MHz.
Wemos D1 Mini (ESP8266) - El Wemos D1 Mini es una placa de desarrollo compacta y versátil basada en el ESP8266. Su pequeño tamaño la hace ideal para proyectos con limitaciones de espacio. La placa incluye un módulo Wi-Fi integrado, lo que permite una conectividad fluida en aplicaciones IoT.
Conclusión #
Hemos revisado los controladores de puente USB a UART más populares de FTDI, SiLabs y WCH. Aunque estas empresas ofrecen múltiples opciones, actualmente los controladores de puente más utilizados en las placas de desarrollo ESP32 son el CH340 y el CP2102. Aunque los chips son muy similares, el CP2102 se considera una mejor opción, pero si tienes un presupuesto ajustado, el CH340 cubrirá fácilmente tus necesidades al igual que el CP2102.