Guía de CH340 USB-UART: distribución de pines, relojes y niveles lógicos

Una placa con CH340 puede aparecer en la lista de dispositivos del ordenador y aun así estar mal conectada al microcontrolador que tiene al lado. La enumeración USB, la compatibilidad de tensión de UART y el protocolo de arranque del dispositivo de destino son comprobaciones independientes. Tratarlas como un solo problema provoca cambios innecesarios de controladores, daños en las entradas y sustituciones que funcionan en un prototipo pero fallan en la siguiente revisión de la placa.

Esta guía se centra en CH340G y CH340C de WCH en SOP-16. Utiliza la hoja de datos CH340DS1 V3D del fabricante como referencia eléctrica e incluye otros miembros de la familia únicamente para explicar los límites de selección. Las fotografías identifican un ejemplo real de CH340G; los diagramas son explicaciones originales de las conexiones, no formas de onda medidas ni un diseño de PCB listo para producción.

1. CH340G frente a CH340C: el sufijo cambia el circuito

La comparación inicial más útil es la del oscilador. CH340G utiliza un cristal externo de 12MHz entre XI y XO, con sus condensadores asociados. CH340C integra su generador de reloj, lo que elimina esa red de oscilación externa. Ambos pertenecen a la misma familia de puentes de USB a serie, pero compartir el contorno del encapsulado no permite intercambiarlos sin modificar la huella y el esquema.

Por tanto, un rediseño de G a C incluye la red del cristal, no solo la referencia de compra. Retire los componentes del oscilador G, deje sin conectar el pin NC del C y trate OUT# según su función de salida documentada. No conecte una antigua red de cristal a una salida porque coincidan los números de los pines del encapsulado.

Los nombres de familia también ocultan diferencias que dependen del lote. WCH documenta capacidades adicionales de I/O y de configuración de pines para determinados lotes de CH340C. No deduzca esas funciones de un anuncio sin más especificaciones titulado simplemente CH340C. Para las compras, conserve la identificación completa del componente, la información pertinente del lote y la revisión específica de la hoja de datos utilizada para aprobar el circuito.

2. Lea la distribución de pines de CH340 desde la perspectiva correcta

El siguiente dibujo es una vista superior de CH340G SOP-16, con el pin 1 identificado en la esquina superior izquierda. La numeración baja por el lado izquierdo y vuelve a subir por el derecho. Una huella vista desde abajo o una placa adaptadora girada pueden parecer correctas aunque inviertan el orden de conexión, por lo que debe hacer coincidir el indicador real del pin 1 con el plano de montaje de PCB.

Para una conexión básica UART de tres hilos, TXD es el pin 2, RXD es el pin 3 y GND es el pin 1. El par USB es independiente: UD+ es el pin 5 y UD- es el pin 6. VCC es el pin 16, mientras que V3 es el pin 4 y debe conectarse según el modo de alimentación elegido.

Las señales restantes no son GPIO libres e intercambiables. DTR# y RTS# son salidas, mientras que CTS#, DSR#, RI# y DCD# son entradas de estado del módem. El signo de almohadilla indica señales activas en nivel bajo. El software puede cambiar los estados de las líneas de control al abrir un puerto serie, lo que importa si una placa conecta esas líneas a los circuitos de reinicio o arranque.

El pin 15 del G y del C es R232, una entrada de modo auxiliar. Llevarlo a nivel alto cambia la polaridad de RXD según lo documentado por WCH; no convierte el pin en un receptor RS-232 de alta tensión. Para una UART ordinaria no invertida, mantenga la configuración normal de modo bajo en lugar de utilizar R232 como atajo para adaptar niveles de tensión.

3. VCC y V3: elija un modo de alimentación documentado

El error habitual con V3 es tratarlo como un pin de tensión de I/O libremente configurable. En la conexión documentada de 5V, VCC recibe la alimentación y V3 lleva un condensador de 0.1uF a tierra. En la conexión documentada de 3.3V, V3 y VCC se unen y se alimentan juntos con 3.3V regulados. Son disposiciones de circuito diferentes.

Esos intervalos de alimentación proceden de las tablas de parámetros eléctricos, cuyas condiciones de ensayo indicadas incluyen 25 grados Celsius. No sustituyen los requisitos completos de temperatura, temporización y fiabilidad de la aplicación. El valor máximo absoluto de VCC es un límite de esfuerzo eléctrico, no una tensión alternativa de funcionamiento normal.

Coloque el condensador de desacoplo de VCC cerca del encapsulado y mantenga corto su recorrido de retorno. Aplique el mismo criterio al condensador de V3 en la disposición de 5V. No cuente con V3 como salida de alimentación de propósito general para un microcontrolador, una pantalla o una placa de sensores; esta guía no afirma ninguna capacidad de alimentación de cargas externas para ese nodo.

La alimentación independiente del dispositivo de destino requiere atención específica. Una salida UART alimentada puede suministrar corriente a un dispositivo sin alimentación a través de sus estructuras de entrada. Compruebe ambos órdenes de encendido, la desconexión y el comportamiento en espera, y utilice una interfaz con protección adecuada cuando se corta la alimentación si es necesario. Una resistencia en serie por sí sola no garantiza un funcionamiento seguro en todas las condiciones de entrada sin alimentación.

4. El cristal de 12MHz corresponde a CH340G, no a CH340C

En CH340G, XI y XO se conectan a la red del cristal. El ejemplo de aplicación de WCH utiliza un cristal de cuarzo de 12MHz y condensadores de 33pF, y también remite a los diseñadores a las recomendaciones del fabricante del cristal para otros resonadores. Estos valores de ejemplo no deben sustituir la especificación de carga del cristal elegido ni la evaluación de la capacitancia parásita de la PCB.

Mantenga compacto el lazo del oscilador y alejado de nodos de conmutación ruidosos. Una sonda puede cargar el circuito, por lo que una forma de onda dudosa obtenida con un cable de tierra largo no demuestra de forma concluyente que el oscilador esté defectuoso. Compruebe los componentes montados, las soldaduras y los requisitos de reloj del fabricante antes de sustituir un controlador que aún no ha tenido ocasión de comunicarse.

CH340C elimina el montaje del cristal externo y las exigencias de su trazado, pero un oscilador interno no promete una precisión ilimitada de la velocidad en baudios. Contraste sus condiciones de temporización especificadas con el margen de error de la UART de destino. Una sesión de terminal satisfactoria a temperatura ambiente es una evidencia útil, pero no equivale a una validación en todo el intervalo de alimentación y temperatura del producto final.

5. Cableado de UART: cruce las rutas de datos y verifique la tensión

Para una UART ordinaria de nivel lógico y dúplex completo, conecte TXD del puente a RX del dispositivo de destino, TX del dispositivo de destino a RXD del puente y una las tierras. Es una interfaz sin aislamiento; la tierra común forma parte de la ruta de la señal. Conectar TX a TX une dos salidas en el mismo cable en lugar de crear un canal de transmisión útil.

Compruebe el esquema del módulo en lugar de fiarse de un conector marcado 3V3/5V. Un puente de configuración podría seleccionar únicamente la tensión suministrada por un pin de alimentación y dejar el propio puente alimentado desde USB a 5V. Mida la tensión de TXD en reposo y verifique el circuito, pero utilice los límites de la hoja de datos, no una única medición nominal, para aprobar la interfaz.

La tabla 5V de WCH especifica una tensión mínima de salida en nivel alto de VCC menos 0.6V bajo la condición de corriente de salida indicada. Eso ya supone 4.4V con VCC nominal de 5V; es un mínimo garantizado, no un límite superior para un dispositivo de destino de 3.3V. La entrada del dispositivo de destino debe tolerar explícitamente la interfaz resultante; de lo contrario, el diseño necesita un adaptador de nivel adecuado.

En la otra dirección, compare los niveles alto y bajo de salida garantizados del dispositivo de destino con los umbrales de entrada de CH340 a la alimentación elegida. Después compruebe los límites absolutos de entrada, los tiempos de subida y el comportamiento sin alimentación. Una comparación favorable del umbral de nivel alto no garantiza automáticamente la protección frente a alimentación parásita o sobretensiones transitorias.

No conecte un puerto RS-232 de DE-9 directamente a estos pines UART. Una aplicación RS-232 necesita un controlador/receptor de línea, como se explica en la guía de transceptores MAX3232 RS-232. Del mismo modo, un bus RS-485 necesita un transceptor diferencial adecuado y un diseño de control de dirección; cambiar un ajuste del terminal no aporta la capa física que falta.

6. La velocidad en baudios no es el caudal de datos útiles

La hoja de datos de CH340 describe una interfaz USB de velocidad completa y compatibilidad con velocidades en baudios de UART de hasta 2Mbps. La velocidad del enlace USB y la tasa de bits serie describen enlaces diferentes. Ninguna de esas cifras significa que una aplicación pueda transferir continuamente esa cantidad de bytes útiles por segundo.

En una trama serie ilustrativa 8N1, un bit de inicio, ocho bits de datos y un bit de parada consumen diez periodos de bit por byte útil. Por tanto, el límite ideal de datos útiles en una dirección es la velocidad en baudios dividida entre diez, antes de la planificación de USB, los retardos del software, la sobrecarga del protocolo o las pausas del dispositivo receptor.

A 115200 baudios, una sola trama de diez bits dura aproximadamente 86.8 microsegundos. Por tanto, una transferencia de 1000 bytes necesita al menos 86.8 milisegundos en la línea UART según este modelo simplificado. Un intercambio de solicitud y respuesta tardará más si añade un retardo de respuesta, cabeceras, sumas de comprobación o una segunda transferencia en sentido contrario.

La tabla actual de selección de USB a UART de WCH distingue la velocidad máxima de pico en baudios de las cifras de velocidad continua para esta familia. Trate el extremo de 2Mbps como un ajuste admitido que debe validarse, no como un compromiso de caudal sostenido. Pruebe conjuntamente el controlador real, la carga del equipo anfitrión, el búfer del dispositivo de destino y el protocolo antes de comprometerse con un requisito de tiempo de transferencia en producción.

La presencia de pines RTS#/CTS# accesibles tampoco demuestra que exista control de flujo autónomo por hardware en todas las variantes de CH340 o configuraciones del controlador. Confirme qué implementan realmente el puente elegido y el software del equipo anfitrión. Si el receptor no puede aceptar un flujo ininterrumpido, incorpore regulación del envío en el protocolo o seleccione una interfaz cuyo comportamiento documentado de control de flujo cumpla el requisito.

7. Diagnostique la etapa que realmente ha fallado

Empiece por clasificar el síntoma. La ausencia de un dispositivo USB, la falta de un puerto serie utilizable, los bytes ilegibles y el fallo al entrar en el cargador de arranque son observaciones diferentes. Registre lo que detecta el equipo anfitrión antes de cambiar el software y después cambie una sola variable cada vez, para poder identificar la causa de la recuperación de la conexión.

Para trabajar con los controladores, consulte en WCH la página oficial del controlador CH340/CH341 VCP para Windows, o el enlace correspondiente a su sistema operativo en la página del producto del fabricante. Compruebe los identificadores del dispositivo y el controlador instalado antes de añadir otro paquete. La presencia o ausencia de un controlador preinstalado depende del sistema operativo y de la instalación concretos; esta guía no recomienda volver a una versión antigua.

Una prueba útil para aislar el problema es el bucle local: desconecte el dispositivo de destino y, en un adaptador de nivel lógico correctamente alimentado, conecte su TXD a RXD. Desactive el eco local del terminal para que no pueda simular datos recibidos. Envíe un patrón conocido con una velocidad en baudios y un formato de trama definidos, y compruebe los bytes devueltos; esto verifica la ruta local sin afirmar que funcione el protocolo del dispositivo de destino.

Tras una prueba de bucle satisfactoria, vuelva a conectar el dispositivo de destino y examine el cableado de reinicio y de modo de arranque. DTR# o RTS# pueden cambiar de estado cuando el software abre el puerto. Un circuito de programación que dependa de esas transiciones debe ajustarse a la secuencia documentada del dispositivo de destino específico; el mismo par de señales no constituye una interfaz universal de programación automática.

8. Lista de comprobación de sustituciones para la BOM y el banco de pruebas

Inicie una solicitud de suministro con el sufijo exacto de WCH, en lugar de la expresión genérica «chip serie USB». La búsqueda de componentes WCH CH340G y la búsqueda de componentes WCH CH340C son puntos de partida independientes; el pedido sigue necesitando el encapsulado, los requisitos de lote y una referencia de fabricante aprobada. Los resultados de búsqueda no demuestran la disponibilidad actual ni que una sustitución esté validada.

1. Identifique cada pad. Compare el plano exacto del encapsulado, las funciones de los pines y la orientación del pin 1. Un CH340N o un CH340E no es un sustituto más pequeño de SOP-16 que pueda montarse directamente sin cambios.
2. Revise la alimentación y los relojes. Confirme VCC, V3, el desacoplo, los componentes del cristal montados y el dominio de I/O del dispositivo de destino. Compruebe las secuencias de encendido y apagado.
3. Compruebe la identidad ante el software. Confirme la compatibilidad del controlador, la identidad USB esperada y cualquier requisito de número de serie. No debe darse por supuesta en G o C la capacidad de configuración de CH340B.
4. Pruebe el protocolo real. Pruebe la apertura del puerto, las líneas de reinicio, el tráfico sostenido, la desconexión y reconexión y la recuperación de transferencias interrumpidas en las condiciones de funcionamiento previstas.
5. Conserve las evidencias de aceptación. Guarde el esquema aprobado, la revisión de la hoja de datos, las condiciones de ensayo y la identificación del dispositivo junto con el cambio de BOM.

La inspección visual ayuda a identificar discrepancias de encapsulado y marcado, pero un logotipo legible no demuestra la autenticidad. Los registros de compra trazables y una prueba de recepción específica para la aplicación son más útiles que una valoración basada únicamente en imágenes. No convierta un fallo del controlador o del circuito del cristal en una acusación de falsificación sin fundamento.

Para solicitar un presupuesto o una revisión de sustitución, envíe el componente exacto, la cantidad, el encapsulado, la tensión del dispositivo de destino, las señales de control necesarias y el cambio que se está considerando mediante el formulario de BOM y RFQ de Chip-seek. Indique si la solicitud corresponde al componente aprobado existente o a un candidato para un rediseño; son decisiones de ingeniería y compras diferentes.

9. Preguntas frecuentes

¿Necesita CH340C un cristal?

No. CH340C tiene un generador de reloj interno. CH340G requiere la disposición de reloj externo de 12MHz. En el C, el pin 7 es NC y el pin 8 es OUT#, por lo que dejar montada una red de cristal del G no corresponde a la conexión documentada del C.

¿Puede CH340 funcionar con 3.3V?

Sí, utilizando la conexión documentada que une V3 con VCC y suministra 3.3V regulados. Compruebe el intervalo de alimentación del sufijo exacto, cada señal conectada y la secuencia de alimentación. No aplique USB 5V a ese nodo unido.

¿Garantiza el puente de configuración de un módulo 3.3V niveles seguros de UART?

No. Puede seleccionar únicamente una salida de alimentación del conector. Examine el esquema del adaptador y la alimentación del puente, y después compare los límites de señal en ambas direcciones. La etiqueta de un conector por sí sola no es evidencia suficiente para un dispositivo de destino que solo admite 3.3V.

¿Es CH340 un convertidor RS-232?

Es un puente USB con señales serie de nivel lógico. Una interfaz RS-232 completa añade un transceptor de línea adecuado. R232 modifica un comportamiento auxiliar de polaridad de recepción; no proporciona conversión de tensión RS-232.

¿Por qué aparece el puerto COM pero el dispositivo de destino no responde?

La enumeración verifica parte de la ruta entre el equipo anfitrión y el puente. El dispositivo de destino aún puede tener conexiones cruzadas o ausentes, una tensión incompatible, una velocidad en baudios o un formato de trama incorrectos, carecer de tierra común o no cumplir una condición de arranque. Separe esas comprobaciones de la instalación del controlador.

¿Puede sustituirse CH340G directamente por CH340C?

No como sustitución directa incondicional. Sus contornos SOP-16 coinciden, pero los pines relacionados con el oscilador difieren. Revise los componentes del cristal, las conexiones de NC y OUT#, los requisitos de temporización y las funciones pertinentes que dependan del lote antes de aprobar un montaje revisado.

10. Fuentes y créditos de imagen

• Descarga de la hoja de datos de WCH CH340DS1: V3D, secciones 2-7; PDF del fabricante consultado el 29 de octubre de 2026.
• Página del producto WCH CH340: diferencias dentro de la familia, recursos de desarrollo y enlaces a controladores para sistemas operativos.
• Tabla de selección de interfaces WCH USB: diferencias entre velocidades serie de pico y continuas, y funciones de control de flujo. Vuelva a comprobar la fila seleccionada antes de la validación.
• Controlador VCP de WCH para Windows: utilice la información actual de compatibilidad e instalación del fabricante.
• Fotografía de portada: Wemos LoLin NodeMCU V3 - WCH CH340G, derechos de autor de Raimond Spekking, a través de Wikimedia Commons. Recortada, redimensionada y maquetada por Chip-seek. Original y portada adaptada: CC BY-SA 4.0. La fotografía no constituye una afirmación de existencias propias ni de autenticidad del lote.