使用CH9102F平替ESP32系列下载电路中的CP2102

乐鑫官方ESP32开发板的外围电路主要包含：

• USB-UART电路
• 自动下载电路
• RC延迟电路
• 重启按键
• 下载按键
• 电源降压芯片LDO

 下面简单介绍一下这些电路的功能。

ESP32的USB-UART电路部分，核心芯片CP2102。其作用是将USB接口传入的D+、D-信号转换为串口信号RX、TX以及流控信号RTS、DTR。再通过自动下载逻辑电路，将RTS、DTR的流控信号对ESP32系列芯片的“EN”使能以及“GPIO0“下载模式进行逻辑控制。根据EN与GPIO0的逻辑输出配合RC延迟电路来达到“当EN高电平后，再将GPIO0拉低进入下载模式“的条件。

“重启”按键，将EN拉低电平。可以控制芯片“使能”关闭，松开按键恢复使能，达到”重启“的效果。

”下载“模式，通过GPIO0的拉低，手动进入下载模式，此时可向芯片ROM写入固件。

电源降压LDO芯片主要是将5V电压降低到3.3V为ESP32和CP2102供电。

替换原因

在很多应用场景中，将最终产品中不常使用的UART烧录电路去掉，可以减少板子的面积占用。那么为了便于调试，可以通过外部的一个烧录器搭接触点完成芯片数据的写入，根据前面介绍的下载电路原理，这个烧录器只需要完成上面提到的这部分外设电路即可。

由于USB-UART的核心芯片CP2102是一款进口芯片。目前价格虽较之前大幅下降，但仍新品基本在8元以上，为了降低成本，可以寻找一款功能接近，价格低廉、供货充足的国内芯片进行平替。其中CH9102F普遍价格在5元以下，并且在Windows、MacOS、Linux上都可以正常使用，是一个不错的选择。

替换过程

CH9102系列芯片包含CH9102F和CH9102X两个型号，在保证所需功能可用的情况下，可以选择尺寸更小的CH9102F。

根据设计图，D+、D-、DTR、RTS、TX、RX功能引脚直接替换，也不需要额外的电容电阻等外部电路，只针对其中的供电和接地两个容易遗漏的部分重点提示一下。

首先是“接地”，CH9102F的#2引脚(CH9102X的 #3引脚)的接地是必要的，而底部的#0引脚的接地是可选的，容易记反导致必要的#2引脚没有接地导致芯片没有使能，所以可以将#2引脚与底盘的#0引脚短接避免没有“接地“的失误。

电源方案有多个。

常见选择使用V3向VIO供电，只需短接两个引脚即可。也可独立供电，需要额外的LDO或DCDC芯片。

RC延迟电路在乐鑫的文档中有不同的标注。其中在开发板ESP32-PICO-DEVKETM-2_V1_0的原理图中标记的电阻为 10K，电容为0.1uf。但在其他的文档中标记的电容为 1uF。

以上为在在进行CH9102F替换过程中遇到的一些小坑，并使用嘉立创SMT了几个小样。其中电源方案为V3与VIO短接，并额外提供了1个ME6211提供3.3V供电。与几种供电方案并不同，经测试可以正常使用。即便作为一个单纯的USB-TTL工具也是可以的。