Panduan CH340 USB-UART: Susunan Pin, Clock, dan Level Logika

Papan CH340 dapat muncul dalam daftar perangkat komputer meskipun pengkabelannya ke mikrokontroler di sebelahnya masih keliru. Enumerasi USB, kompatibilitas tegangan UART, dan protokol boot target merupakan pemeriksaan yang terpisah. Menganggapnya sebagai satu masalah dapat menyebabkan penggantian driver yang tidak perlu, kerusakan masukan, serta substitusi yang berfungsi pada satu prototipe tetapi gagal pada revisi papan berikutnya.

Panduan ini berfokus pada CH340G dan CH340C dari WCH dalam kemasan SOP-16. Acuan kelistrikannya adalah lembar data CH340DS1 V3D dari produsen, sedangkan anggota keluarga lainnya hanya disertakan untuk menjelaskan batasan pemilihan. Foto-foto mengidentifikasi contoh CH340G yang nyata; diagram merupakan penjelasan koneksi orisinal, bukan bentuk gelombang hasil pengukuran atau desain PCB yang siap diproduksi.

1. CH340G vs CH340C: akhiran mengubah rangkaian

Perbandingan awal yang paling berguna adalah osilator. CH340G menggunakan kristal eksternal 12MHz di antara XI dan XO, beserta kapasitor terkait. CH340C mengintegrasikan generator clock sehingga jaringan osilator eksternal tersebut tidak diperlukan. Keduanya termasuk dalam keluarga konverter USB ke serial yang sama, tetapi bentuk kemasan yang sama bukan alasan untuk menukarnya tanpa mengubah footprint dan skematik.

Karena itu, desain ulang dari G ke C mencakup jaringan kristal, bukan sekadar baris item pembelian. Lepaskan komponen osilator G, biarkan pin NC pada C tidak terhubung, dan perlakukan OUT# sesuai fungsi keluaran yang didokumentasikan. Jangan menghubungkan jaringan kristal lama ke keluaran hanya karena nomor pin kemasannya kebetulan sama.

Nama keluarga juga menyembunyikan perbedaan yang bergantung pada lot. WCH mendokumentasikan kemampuan I/O dan konfigurasi pin tambahan untuk batch CH340C tertentu. Jangan menyimpulkan adanya fitur tersebut dari penawaran tanpa keterangan khusus yang hanya berjudul CH340C. Untuk pembelian, simpan identifikasi komponen lengkap, informasi batch yang relevan, dan revisi lembar data spesifik yang digunakan untuk menyetujui rangkaian.

2. Baca susunan pin CH340 dari sudut pandang yang benar

Gambar berikut adalah tampak atas CH340G SOP-16, dengan pin 1 ditandai di kiri atas. Penomoran pin bergerak turun di sisi kiri lalu naik kembali di sisi kanan. Footprint tampak bawah atau papan breakout yang diputar dapat tampak meyakinkan meskipun urutan koneksinya terbalik, jadi cocokkan penanda pin 1 yang sebenarnya dengan gambar perakitan PCB.

Untuk koneksi dasar UART tiga kabel, TXD berada pada pin 2, RXD pada pin 3, dan GND pada pin 1. Pasangan USB terpisah: UD+ berada pada pin 5 dan UD- pada pin 6. VCC berada pada pin 16, sedangkan V3 berada pada pin 4 dan harus dihubungkan sesuai mode catu daya yang dipilih.

Sinyal lainnya bukan GPIO cadangan yang dapat saling dipertukarkan. DTR# dan RTS# adalah keluaran, sedangkan CTS#, DSR#, RI#, dan DCD# adalah masukan status modem. Tanda pagar menunjukkan pensinyalan aktif-rendah. Perangkat lunak dapat mengubah status jalur kontrol saat port serial dibuka, yang perlu diperhatikan jika papan menghubungkan jalur tersebut ke rangkaian reset atau boot.

Pin 15 pada G dan C adalah R232, sebuah masukan mode tambahan. Mengaturnya ke level tinggi mengubah polaritas RXD sebagaimana didokumentasikan oleh WCH; hal itu tidak mengubah pin tersebut menjadi penerima RS-232 bertegangan tinggi. Untuk UART biasa yang tidak dibalik, pertahankan konfigurasi mode rendah normal, alih-alih menggunakan R232 sebagai jalan pintas penyesuaian level tegangan.

3. VCC dan V3: pilih satu mode daya yang didokumentasikan

Kesalahan umum terkait V3 adalah menganggapnya sebagai pin tegangan I/O yang dapat dikonfigurasi sesuka hati. Dalam koneksi 5V yang didokumentasikan, VCC menerima catu daya dan V3 dipasangi kapasitor 0.1uF ke ground. Dalam koneksi 3.3V yang didokumentasikan, V3 dan VCC disatukan lalu diberi daya bersama dari 3.3V teregulasi. Keduanya merupakan susunan rangkaian yang berbeda.

Rentang catu daya tersebut berasal dari tabel parameter kelistrikan, dengan kondisi pengujian yang dinyatakan mencakup 25 derajat C. Rentang itu tidak menggantikan persyaratan suhu, pewaktuan, dan keandalan aplikasi secara lengkap. Nilai maksimum absolut VCC merupakan batas stres, bukan tegangan operasi normal alternatif.

Tempatkan kapasitor decoupling VCC di dekat kemasan dan jaga jalur baliknya tetap pendek. Terapkan prinsip yang sama pada kapasitor V3 dalam susunan 5V. Jangan mengalokasikan V3 sebagai keluaran daya serbaguna untuk mikrokontroler, layar, atau papan sensor; panduan ini tidak menyatakan kemampuan titik tersebut untuk menyuplai beban eksternal.

Catu daya target yang independen memerlukan perhatian tersendiri. Keluaran UART yang mendapat daya dapat mengalirkan arus ke perangkat yang tidak mendapat daya melalui struktur masukannya. Periksa kedua urutan penyalaan, pemutusan koneksi, dan perilaku siaga, serta gunakan antarmuka dengan perlindungan yang sesuai saat daya mati jika diperlukan. Resistor seri saja tidak menjamin operasi aman untuk setiap kondisi masukan tanpa daya.

4. Kristal 12MHz digunakan pada CH340G, bukan CH340C

Pada CH340G, XI dan XO terhubung ke jaringan kristal. Contoh aplikasi WCH menggunakan kristal kuarsa 12MHz dan kapasitor 33pF, sekaligus mengarahkan perancang untuk mengikuti rekomendasi produsen kristal bagi resonator lainnya. Nilai contoh ini tidak boleh menggantikan spesifikasi beban kristal yang dipilih atau penilaian kapasitansi parasit PCB.

Jaga loop osilator tetap ringkas dan jauh dari titik pensakelaran yang bising. Probe dapat membebani rangkaian, sehingga bentuk gelombang yang meragukan dari pengukuran dengan kabel ground panjang bukan bukti pasti bahwa osilator rusak. Periksa pemasangan komponen, penyolderan, dan persyaratan clock dari produsen sebelum mengganti driver yang belum sempat berkomunikasi.

CH340C menghilangkan kebutuhan rangkaian kristal eksternal beserta beban penataan jalurnya, tetapi osilator internal bukan jaminan akurasi baud rate tanpa batas. Tinjau kondisi pewaktuan yang ditentukan terhadap anggaran galat UART target. Sesi terminal yang berhasil pada suhu ruang merupakan bukti yang berguna, tetapi bukan kualifikasi untuk seluruh rentang catu daya dan suhu produk akhir.

5. Pengkabelan UART: silangkan jalur data dan verifikasi tegangannya

Untuk UART full-duplex berlevel logika yang biasa, hubungkan TXD bridge ke RX target, TX target ke RXD bridge, dan satukan ground keduanya. Ini adalah antarmuka tanpa isolasi; ground bersama merupakan bagian dari jalur sinyal. Menghubungkan TX ke TX menempatkan dua keluaran pada kabel yang sama, bukan membentuk kanal transmisi yang berguna.

Periksa skematik modul, jangan hanya mengandalkan header bertanda 3V3/5V. Jumper mungkin hanya memilih tegangan yang disalurkan pada pin daya, sementara bridge itu sendiri tetap mendapat daya dari USB pada 5V. Ukur tegangan TXD saat idle dan verifikasi rangkaiannya, tetapi gunakan batas lembar data, bukan satu pengukuran nominal, untuk menyetujui antarmuka.

Tabel 5V dari WCH menetapkan minimum keluaran level tinggi sebesar VCC dikurangi 0.6V pada kondisi arus keluaran yang dinyatakan. Nilainya sudah mencapai 4.4V pada VCC nominal 5V; ini adalah minimum yang dijamin, bukan penjepit batas atas untuk target 3.3V. Masukan target harus secara eksplisit mampu menoleransi antarmuka yang dihasilkan, atau desain memerlukan penerjemah level yang sesuai.

Untuk arah sebaliknya, bandingkan keluaran tinggi dan rendah target yang dijamin dengan ambang masukan CH340 pada catu daya yang dipilih. Kemudian periksa batas masukan absolut, waktu naik, dan perilaku saat daya mati. Perbandingan ambang level tinggi yang memenuhi syarat tidak otomatis memastikan perlindungan terhadap pemberian daya balik atau lonjakan tegangan.

Jangan menghubungkan port DE-9 RS-232 langsung ke pin UART ini. Aplikasi RS-232 memerlukan penggerak/penerima jalur, sebagaimana dijelaskan dalam panduan transceiver MAX3232 RS-232. Bus RS-485 juga memerlukan transceiver diferensial dan desain kontrol arah yang sesuai; mengubah pengaturan terminal tidak dapat menyediakan lapisan fisik yang belum ada.

6. Baud rate bukan laju data berguna

Lembar data CH340 menjelaskan antarmuka USB full-speed dan dukungan baud rate UART hingga 2Mbps. Kecepatan tautan USB dan laju bit serial menggambarkan tautan yang berbeda. Tidak satu pun angka tersebut berarti aplikasi dapat memindahkan byte muatan sebanyak itu setiap detik secara terus-menerus.

Untuk contoh bingkai serial 8N1, satu bit awal, delapan bit data, dan satu bit akhir menghabiskan sepuluh periode bit per byte muatan. Karena itu, batas ideal muatan satu arah adalah baud rate dibagi sepuluh, sebelum memperhitungkan penjadwalan USB, penundaan perangkat lunak, overhead protokol, atau jeda dari perangkat penerima.

Pada 115200 baud, satu bingkai sepuluh bit berlangsung sekitar 86.8 mikrodetik. Karena itu, transfer 1000 byte memerlukan setidaknya 86.8 milidetik pada jalur UART dalam model sederhana ini. Pertukaran permintaan-respons akan memerlukan waktu lebih lama jika ada penundaan balasan, header, checksum, atau transfer kedua dalam arah sebaliknya.

Tabel pemilihan USB ke UART terkini dari WCH membedakan baud rate puncak maksimum dari angka laju kontinu untuk keluarga ini. Perlakukan batas 2Mbps sebagai pengaturan yang didukung untuk divalidasi, bukan kontrak throughput berkelanjutan. Uji driver yang sebenarnya, beban host, buffer target, dan protokol secara bersamaan sebelum menetapkan persyaratan waktu transfer produksi.

Pin RTS#/CTS# yang tersedia juga tidak membuktikan adanya kontrol aliran perangkat keras otonom untuk setiap varian CH340 atau konfigurasi driver. Pastikan apa yang benar-benar diimplementasikan oleh bridge dan perangkat lunak host yang dipilih. Jika penerima tidak dapat menerima aliran tanpa jeda, sediakan pengaturan laju pada tingkat protokol atau pilih antarmuka yang perilaku kontrol alirannya terdokumentasi memenuhi persyaratan.

7. Telusuri masalah pada tahap yang benar-benar gagal

Mulailah dengan mengelompokkan gejalanya. Tidak ada perangkat USB, tidak ada port serial yang dapat digunakan, byte kacau, dan kegagalan masuk bootloader adalah pengamatan yang berbeda. Catat apa yang terlihat oleh host sebelum mengubah perangkat lunak, lalu ubah satu variabel setiap kali agar penyebab pulihnya koneksi dapat diidentifikasi.

Untuk menangani driver, mulailah dari halaman milik WCH: halaman driver resmi Windows CH340/CH341 VCP, atau tautan sistem operasi yang sesuai dari halaman produk produsen. Periksa pengenal perangkat dan driver yang terpasang sebelum menambahkan paket lain. Ada atau tidaknya driver bawaan bergantung pada OS dan instalasi tertentu; panduan ini tidak menganjurkan penurunan versi ke versi lama.

Uji isolasi yang berguna adalah loopback lokal: lepaskan target dan, pada adaptor berlevel logika yang diberi daya dengan benar, hubungkan TXD ke RXD. Nonaktifkan echo lokal terminal agar tidak meniru data yang diterima. Kirim pola yang diketahui dengan baud rate dan pembingkaian yang ditentukan, lalu periksa byte yang dikembalikan; ini memverifikasi jalur lokal tanpa menyatakan bahwa protokol target berfungsi.

Setelah loopback berhasil, hubungkan kembali target dan periksa pengkabelan reset serta mode boot. DTR# atau RTS# dapat berubah status saat perangkat lunak membuka port. Rangkaian pemrograman yang bergantung pada transisi tersebut harus sesuai dengan urutan terdokumentasi target tertentu; pasangan sinyal yang sama bukan antarmuka pemrograman otomatis universal.

8. Daftar periksa penggantian untuk BOM dan meja uji

Mulailah permintaan pengadaan dengan akhiran WCH yang tepat, bukan frasa umum chip serial USB. Gunakan pencarian komponen WCH CH340G dan pencarian komponen WCH CH340C sebagai titik awal yang terpisah; pesanan tetap memerlukan kemasan, persyaratan lot, dan nomor komponen produsen yang disetujui. Hasil pencarian tidak memastikan stok saat ini atau pengganti yang telah dikualifikasi.

1. Petakan setiap pad. Bandingkan gambar kemasan yang tepat, fungsi pin, dan orientasi pin 1. CH340N atau CH340E bukan pengganti langsung SOP-16 yang berukuran lebih kecil.
2. Tinjau daya dan clock. Pastikan VCC, V3, decoupling, pemasangan kristal, dan domain I/O target. Periksa urutan penyalaan dan pemadaman daya.
3. Periksa identitas perangkat lunak. Pastikan dukungan driver, identitas USB yang diharapkan, dan persyaratan nomor seri jika ada. Kemampuan konfigurasi CH340B bukan fitur yang boleh diasumsikan ada pada G atau C.
4. Uji protokol yang sebenarnya. Uji pembukaan port, jalur reset, lalu lintas berkelanjutan, pencabutan/pemasangan kembali, dan pemulihan dari transfer yang terputus dalam kondisi operasi yang direncanakan.
5. Simpan bukti penerimaan. Simpan skematik yang disetujui, revisi lembar data, kondisi pengujian, dan identifikasi perangkat bersama perubahan BOM.

Inspeksi visual membantu mengidentifikasi ketidaksesuaian kemasan dan penandaan, tetapi logo yang terbaca bukan bukti keaslian. Catatan pembelian yang dapat ditelusuri dan pengujian penerimaan khusus aplikasi lebih berguna daripada penilaian berdasarkan gambar saja. Jangan mengubah gangguan driver atau kegagalan rangkaian kristal menjadi tuduhan pemalsuan tanpa dasar.

Untuk penawaran harga atau tinjauan penggantian, kirim komponen yang tepat, jumlah, kemasan, tegangan target, sinyal kontrol yang diperlukan, dan perubahan yang sedang dipertimbangkan melalui formulir Chip-seek BOM dan RFQ. Nyatakan apakah permintaan ditujukan untuk komponen yang sudah disetujui atau kandidat desain ulang; keduanya merupakan keputusan rekayasa dan pembelian yang berbeda.

9. Tanya jawab

Apakah CH340C memerlukan kristal?

Tidak. CH340C memiliki generator clock internal. CH340G memerlukan susunan clock eksternal 12MHz. Pada C, pin 7 adalah NC dan pin 8 adalah OUT#, sehingga membiarkan jaringan kristal G tetap terpasang bukan koneksi C yang didokumentasikan.

Apakah CH340 dapat beroperasi dengan catu 3.3V?

Ya, dengan menggunakan koneksi terdokumentasi yang menyatukan V3 dengan VCC dan memberikan catu 3.3V teregulasi. Periksa rentang catu daya untuk akhiran yang tepat, setiap sinyal yang terhubung, dan urutan pemberian daya. Jangan berikan USB 5V pada titik yang disatukan tersebut.

Apakah jumper modul 3.3V menjamin level UART yang aman?

Tidak. Jumper mungkin hanya memilih keluaran daya header. Periksa skematik adaptor dan catu daya bridge, lalu bandingkan batas sinyal pada kedua arah. Label header saja tidak cukup sebagai bukti untuk target yang hanya mendukung 3.3V.

Apakah CH340 merupakan konverter RS-232?

Komponen ini adalah bridge USB dengan sinyal serial berlevel logika. Antarmuka RS-232 lengkap menambahkan transceiver jalur yang sesuai. R232 mengubah perilaku polaritas penerimaan tambahan; fitur itu tidak menyediakan konversi tegangan RS-232.

Mengapa port COM terlihat tetapi target tidak merespons?

Enumerasi memverifikasi sebagian jalur dari host ke bridge. Target masih mungkin memiliki koneksi yang tertukar atau tidak terpasang, tegangan yang tidak kompatibel, baud rate atau pembingkaian yang salah, tidak adanya ground bersama, atau kondisi boot yang belum terpenuhi. Pisahkan pemeriksaan tersebut dari instalasi driver.

Apakah CH340G dapat langsung diganti dengan CH340C?

Bukan sebagai pengganti langsung tanpa syarat. Bentuk kemasan SOP-16 keduanya sama, tetapi pin terkait osilator berbeda. Tinjau komponen kristal, koneksi NC dan OUT#, persyaratan pewaktuan, serta fitur relevan yang bergantung pada lot sebelum menyetujui rakitan yang direvisi.

10. Sumber dan kredit gambar

• Unduhan lembar data WCH CH340DS1: V3D, bagian 2-7; PDF produsen diakses pada 29 Oktober 2026.
• Halaman produk WCH CH340: perbedaan dalam keluarga produk, sumber daya pengembangan, dan tautan driver sistem operasi.
• Tabel pemilihan antarmuka WCH USB: perbedaan laju serial puncak dan kontinu serta fitur kontrol aliran. Periksa kembali baris yang dipilih sebelum kualifikasi.
• Driver Windows WCH VCP: gunakan informasi kompatibilitas dan instalasi terkini dari produsen.
• Foto sampul: Wemos LoLin NodeMCU V3 - WCH CH340G, hak cipta Raimond Spekking, melalui Wikimedia Commons. Dipotong, diubah ukurannya, dan ditata tipografinya oleh Chip-seek. Sampul asli dan hasil adaptasi: CC BY-SA 4.0. Foto ini bukan klaim kepemilikan stok sendiri atau keaslian batch.