ch343p串口小板制作记录及特定情况故障分析
我比较喜欢玩esp32开发板，也制作一些esp32的小产品，所以也做过一些esp32烧录器。以前制作的烧录器是使用cp2102芯片制作的，现在国产化趋势越来越多，我手上也有ch343p芯片没使用，所以就打算做一款基于ch343p的烧录器。
芯片介绍
CH343P是南京沁恒（WCH）推出的一款高性能USB转高速异步串口桥接芯片，采用QFN-16封装，兼具高集成度、低功耗和广泛兼容性，适用于工业自动化、物联网、嵌入式系统等领域。
以下是其核心特性和应用解析：
一、主要功能与参数
- 通信性能
- 高速传输：支持全速USB 2.0协议，串口波特率最高达6Mbps（是CH340系列的3倍），覆盖50bps~6Mbps范围，支持115200bps及以下波特率的动态自适应。
- 多协议兼容：支持UART异步串口协议，可配置5~8位数据位及奇/偶/无校验模式。
- 硬件流控：集成CTS/RTS硬件自动流控，支持半双工RS485通信（通过TNOW信号控制收发切换）。
- 电源与功耗
- 宽电压支持：USB端支持5V供电，串口I/O独立供电（1.8V~5V），兼容不同电平设备。
- 低功耗设计：待机模式下电流仅2μA，适合电池供电场景。
原理图介绍
由于烧录器只需要3.3V电平，也不需要对外供3.3V电压，所以直接使用芯片内部的LDO作为VIO电压源。所以我需要在V3引脚接一个1uf或者100nf的电容，由于我这边只需要3.3V接VIO，不需要接LED或者其他，就没必要接大电容了（而且芯片内部LDO最大电流似乎也只有15ma）。
下图是ch343p的外围电路，可以看到外围非常简单，VDD支持直接接5V，所以直接接USB的VBUS就可以了。
然后串口状态指示灯可以直接用5V接限流电阻即可（不需要接3.3V），这边实际使用的是2K或者4K的电阻，这样LED的亮度刚好合适，不至于闪瞎眼，也不至于太小不明显。
ESP32的自动下载电路，其实和非常多开源的方案一样，一开始我是使用了双NPN三极管的元件（内置基级电阻），后来出现点小问题，才换了MOS实现。
其实esp32的自动下载电路原理非常简单，就是使用了串口的DTR和RTS功能，去操作BOOT和EN信号。我们知道，ESP32的下载模式是，EN信号触发时（低电平变高电平的上升沿），BOOT信号为0。
实现步骤如下：
步骤1：设置DTR=1（高电平）、RTS=0（低电平）
- EN被拉低（Q3.2导通），GPIO0保持高电平（内部弱上拉或者外部上拉电阻）
步骤2：切换为DTR=0（低电平）、RTS=1（高电平）
- GPIO0被拉低（Q3.1导通），EN因电容充电仍保持低电平
步骤3：等待电容充电完成（约100ms）
- EN缓慢上升至高电平，形成上升沿，此时GPIO0已稳定为低电平，触发下载模式
完成后DTR和RTS引脚都恢复成高电平状态。
这样就实现了上位机控制串口芯片，实现一键下载的前提，也就是控制esp32进入下载模式。
板子的3D预览图如下图
焊接时出现的故障（插入USB无设备提醒，通电电流仅几百ua）
由于通电电流极低，不符合正常工作电流3ma的情况，可以判断就是ch343p芯片虚焊造成的，重新焊接ch343p芯片后就可以正常使用了。
使用时出现的特殊故障（ch343p比esp32先上电）
由于我有一些板子是比较特殊的，设计时加入了一键控制电源的电路，esp32在关机状态下是没有接电的。在使用这个烧录器的时候，遇到一些问题。
问题复现如下: 若一键下载电路是使用三极管实现，上电顺序为USB烧录器（ch343p）-> esp32模组（由于上电MOS导通有时间差，约几十ms内），会出现BOOT信号被一直拉低，芯片无法正常工作的情况（一直处在下载模式）。
后来经过排查，发现是ch343p的DTR引脚一直输出低电平，RTS一直是高电平，然后三极管拉低BOOT引脚，导致模组一直处于烧录下载状态。
查阅芯片规格书后发现，ch343p的DTR引脚其实是和TNOW功能复用的，然后在ch343p上电的过程中，会检测DTR引脚是否存在下拉电阻，在这个过程中，如果esp32未上电，会通过三极管漏电到boot或者en引脚，导致芯片误认为存在下拉电阻，从而切换到TNOW模式。
网上搜索到，可以将三极管换成MOS解决这个问题。更换了MOS方案后，我这边的esp32c2开发板就没有这个问题，然后我这边使用esp32、esp32c3，esp32s3开发板测试后，依然有部分开发板会引发这个故障（先插ch343p，再给开发板上电）。然后我又尝试在boot和en引脚加二极管防电流倒灌到开发板，依然存在这个故障。
最后还是建议以后在设计板子的时候，还是尽量保证ch343p和模组同时上电，或者ch343p上电前给模组上电，热插拔模式就不大建议了（先插ch343p再接烧录线）。又或者更换成ch340e芯片，可能会更稳妥一些，虽然速率没有ch343p这么高，也够用了。
当初选择ch343p这款芯片，也是觉得这块芯片体积非常小，速率又高，没想到会遇到这种问题。
最后是晒一下成品烧录器，还是很迷你的。
来源：电子工程世界（EEWorld）作者：walker2048