2025 Make Blocks阶段1 - USB转SPI的适配器设计
选用MCP2210设计了一款USB转SPI的适配器。 MCP2210符合USB 2.0标准。 作为人机接口设备(HID)运行。
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USB
MCP2210
2025 Make Blocks
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更新2025-08-04
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1.所选任务介绍

要求设计一款USB转SPI的适配器,采用USB Type-C连接器,支持USB2.0数据传输;板卡尺寸:小于35mmx18mm;

包含信号:SPI信号线、+5V、+3.3V、GND;主要器件:需在DigiKey官网上有货且正常售卖。

2.设计的模块介绍(包含主要芯片的选择、功能和应用等,并附上主要芯片在DigiKey官网的链接)

根据任务要求选用微芯公司的MCP2210设计了一款USB转SPI的适配器。MCP2210符合USB 2.0标准支持全速USB(12 Mb/s),并作为人机接口设备(HID)运行。它包含一个128字节的缓冲区用于数据吞吐,其中64字节用于发送,64字节用于接收。该设备完全可配置,包括VID、PID分配和字符串描述符,并可通过总线供电或自供电模式供电。转换器使用标准的HID驱动程序,提供了一个配置工具用于设备上电设置,还提供了用于USB-SPI通信、GPIO操作和其他功能的工具。可用的封装类型包括:- 20引脚QFN(5x5 mm)- 20引脚SOIC- 20引脚SSOP其他特性包括用于指示USB活动的LED输出、用于信号USB挂起状态的SSPND输出引脚以及用于指示枚举完成的USBCFG输出引脚。工作电压范围为3.3V至5.5V,振荡器输入为12 MHz。工业工作温度范围为-40℃至+85℃。

MCP2210在DigiKey官网的链接:MCP2210-I/SS Microchip Technology | 集成电路(IC) | DigiKey

3.原理图和PCB模块设计介绍(记得截图原理图和PCB上传)

适配器原理图如图1所示,适配器作为主设备通过 SPI 接口与目标板通信。该MCP2210还有几个通用输入/输出引脚,这些引脚布线到插槽引脚,其中 GP1 引脚是基本的 GPIO 引脚,GP2 引脚反映 USB 状态(暂停/恢复),GP4 引脚在主机不接受要求(枚举时呈现)且芯片未配置时发出信号, GP5引脚作为中断,指示USB配置状态。除了所有这些功能外,该板还有一个 LED 指示灯,一个标有 DATA 的黄色 LED 用作 SPI 流量(数据传输)指示。

考虑到该板可以通过 USB 供电并用作独立设备,使用额外的 LDO MIC5504,这样可以确保支持 3.3V 供电的正确使用通信线。

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图1 适配器原理图

适配器PCB图如图2所示,采用双面板设计,板子尺寸为30mm x16.6mm,表贴器件全部排列在正面,如图3的效果图所示。

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图2 PCB图

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图3 3D效果图

4.模块主要性能指标和管脚定义

表1 主要性能指标

类型

接口适配器

应用

可用于基于SPI的设计,用于串行数据传输和分析以及许多其他USB功能

板载模块

MCP2210 - Microchip 的 USB 转 SPI 主转换器

主要特点

低功耗,支持全速USB(12Mb/s)。符合 USB 2.0 标准、具有附加功能的 GPIO 引脚、256 字节的用户 EEPROM(可通过某些 USB 命令访问)等

接口

GPIO,SPI,USB

点击板大小

小号(30 x 16.6毫米)

输入电压

3.3V 或 5V

表2 排针管脚定义

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5.eZ-PLM上新建物料和项目的截图+介绍

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图4 eZ-PLM上新建项目所用的主要物料

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图5 eZ-PLM上新建本项目

image.png

图6 利用eZ-PLM生成网页版BOM

6.心得体会(包括意见或建议)

当一项具体任务摆在面前,时间的紧迫性会转化为高效学习的驱动力。此时,往往会主动筛选出与任务直接相关的实用知识,跳过冗余的理论铺垫,聚焦于 “能解决问题” 的核心内容。这种带着明确目标的学习,能让人在短时间内精准吸收知识,并立刻在任务中实践验证,既加速了知识内化,又确保所学内容直接服务于结果达成,形成 “学习 - 应用 - 反馈” 的高效闭环,让每分每秒的投入都转化为解决问题的能力。

软硬件
元器件
MCP2210-I/MQ
带GPIO的USB转SPI协议转换器(主模式)
电路图
附件下载
MCP2210(usb-spi).kicad_sch
MCP2210(usb-spi).kicad_pcb
MCP2210(usb-spi).kicad_pro
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