FTDI Click FT232H – Pont USB 2.0 vers UART / SPI / I2C sur mikroBUS

Le module FTDI Click FT232H (référence MIKROE-1421) est un module de conversion USB 2.0 High Speed vers UART, SPI, I2C et JTAG au format mikroBUS Add-on Board. Basé sur le circuit FT2232H de FTDI (5e génération), ce Click Board™ offre deux canaux MPSSE indépendants capables de gérer simultanément plusieurs protocoles série, sans aucun firmware USB à développer. Il s'adresse aux ingénieurs, enseignants et makers qui ont besoin de relier un PC à un périphérique série ou de piloter des composants SPI/I2C/JTAG directement depuis un ordinateur.

Spécifications visuelles du FTDI Click MIKROE-1421 avec le circuit FT2232H de FTDI

Pourquoi choisir le FTDI Click MIKROE-1421 ?

Dans beaucoup de projets de prototypage, il faut à un moment donné faire parler un PC et un microcontrôleur — ou piloter un composant SPI/I2C directement depuis un script Python ou une application C. Les solutions habituelles (adaptateurs USB-UART basiques, câbles FTDI série) couvrent les cas simples. Le FTDI Click va beaucoup plus loin : grâce au FT2232H, il propose deux canaux configurables indépendamment, chacun capable de gérer UART, SPI, I2C, JTAG, FIFO ou bit-bang.

La valeur ajoutée principale, c'est le moteur MPSSE (Multi-Protocol Synchronous Serial Engine) présent sur chaque canal. Le MPSSE permet au FT2232H de générer des signaux d'horloge et de données conformes aux protocoles SPI et I2C, directement depuis le PC — sans microcontrôleur intermédiaire. C'est particulièrement utile pour programmer des composants FPGA, accéder à des mémoires SPI, ou debugger un bus I2C depuis un PC avec les pilotes D2XX FTDI. Le second canal peut simultanément être utilisé en UART standard, avec les LEDs TX/RX pour visualiser le trafic en temps réel.

Le module embarque aussi un DAC 12-bit MCP4921 (Microchip) accessible par SPI, une EEPROM CAT93C46 (1K-bit) pour la configuration USB, et un LDO AP7331 qui permet une alimentation autonome via le connecteur USB mini-B — le module peut fonctionner en mode autonome sans être enficé dans un socket mikroBUS.

Spécifications techniques

Au cœur de ce module, le FT2232H (FTDI, 5e génération) est un convertisseur USB 2.0 vers double interface série configurables. Il opère en USB High Speed (480 Mbps) ou en Full Speed (12 Mbps) selon la configuration hôte. Chacun de ses deux canaux A et B dispose d'un moteur MPSSE indépendant, permettant une configuration simultanée dans des protocoles différents : UART, SPI, I2C, JTAG, FIFO, bit-bang asynchrone ou synchrone.

Le module communique avec le microcontrôleur hôte via le connecteur mikroBUS™, en utilisant les lignes SPI (MOSI, MISO, SCK, CS), I2C (SDA, SCL) ou UART (TX, RX). Le SPI est toujours disponible ; les protocoles I2C et UART se partagent les mêmes broches et sont sélectionnables via un jumper I2C/UART (UART sélectionné par défaut). Les broches BC0, BC1 et BC2, câblées sur les pins RST, PWM et INT du mikroBUS, servent à configurer les modes MPSSE ou FIFO.

Ce Click Board™ fonctionne exclusivement en logique 3,3 V — toute interface avec un MCU 5 V nécessite une conversion de niveaux. Il peut être alimenté via le connecteur USB mini-B (5 V) ou directement depuis le rail 5 V du mikroBUS™ ; le LDO AP7331 (300 mA, Diodes Inc.) génère le 3,3 V interne. Dimensions : 57,15 × 25,4 mm (taille L), poids 35 g. Référence fabricant : MIKROE-1421.

Les composants périphériques embarqués : le DAC MCP4921 (12-bit, SPI, Microchip) fournit une tension de référence analogique en sortie sur la broche AN du mikroBUS, activé par un signal FTDI. L'EEPROM CAT93C46 (1K-bit série, Catalyst Semiconductor) stocke les descripteurs USB du FT2232H et permet la configuration indépendante des deux canaux (Wake Up, valeur du descripteur de puissance, numéros de produit, etc.).

Prise en main et utilisation

La première prise en main nécessite l'installation des pilotes FTDI, disponibles gratuitement sur ftdichip.com. Deux modes de pilotes coexistent : le mode VCP (Virtual COM Port), qui présente le FT2232H comme un ou deux ports COM classiques dans le gestionnaire de périphériques — utilisable avec n'importe quel terminal série — et le mode D2XX, qui donne accès aux fonctions avancées MPSSE via une DLL propriétaire. Les deux peuvent être utilisés simultanément sur les canaux A et B.

Pour une utilisation avec les compilateurs MikroElektronika, une bibliothèque mikroSDK est disponible dans NECTO Studio Package Manager (ou sur LibStock). L'exemple fourni montre la communication PC ↔ MCU via I2C : le PC joue le rôle de maître I2C en utilisant le canal MPSSE du FT2232H, tandis que le MCU (sur une carte EasyPIC par exemple) répond aux trames reçues. C'est un pattern directement réutilisable pour piloter un afficheur LCD, un capteur I2C, ou pour automatiser des tests sur un bus série.

Un point d'attention : le FTDI Click fonctionne en 3,3 V uniquement. Si votre microcontrôleur est un Arduino UNO ou Mega 2560 en 5 V logique, les broches de données doivent passer par un circuit de conversion de niveaux avant d'atteindre le FT2232H. Le shield d'adaptation mikroBUS™ inclut ces conversions.

Pour quels projets utiliser le FTDI Click ?

Pont USB ↔ UART pour débogage et communication série

C'est le cas d'usage le plus immédiat : relier le port série d'un microcontrôleur à un PC via USB, pour afficher des données dans un terminal ou piloter le MCU depuis une application. Avec le FT2232H, on dispose de deux canaux UART indépendants — pratique pour surveiller simultanément deux ports série ou séparer canal de données et canal de debug.

Pilotage SPI/I2C direct depuis un PC (sans MCU)

Le moteur MPSSE permet au PC de piloter directement des composants SPI ou I2C via USB, sans microcontrôleur intermédiaire. C'est idéal pour lire des mémoires Flash SPI, configurer un DAC, lire des capteurs I2C, ou tester des composants en cours de développement avec un simple script Python utilisant la bibliothèque pyftdi ou libftdi.

Programmation et débogage JTAG

Le FT2232H est l'un des contrôleurs les plus utilisés dans les debuggers JTAG open source comme OpenOCD. Le canal A peut être configuré en interface JTAG pour programmer ou déboguer un microcontrôleur ARM, RISC-V ou FPGA, tandis que le canal B reste disponible pour la communication série. C'est une combinaison très utilisée dans les environnements embarqués professionnels.

Générateur de référence analogique (DAC MCP4921)

Le DAC MCP4921 embarqué (12-bit, SPI) permet de générer une tension de référence analogique programmable, disponible sur la broche AN du mikroBUS. Cette fonction est utile pour calibrer des ADC, générer un signal de consigne, ou alimenter une référence de tension dans des montages de test instrumentaux.

Bancs de TP en écoles d'ingénieurs — interfaces USB et protocoles série

Le FTDI Click est un excellent support pédagogique pour illustrer les protocoles de communication série (UART, SPI, I2C) et leur encapsulation dans une trame USB. Les étudiants peuvent observer le trafic sur les LEDs TX/RX, lire les trames via un analyseur logique, et expérimenter les deux modes de pilotage (VCP et D2XX) dans un même TP.

Compatibilité et écosystème

Le FTDI Click s'intègre dans tout système équipé d'un socket mikroBUS™ natif : cartes Clicker, EasyMx, Fusion et l'ensemble de la gamme MikroElektronika. Son côté USB est totalement indépendant du côté mikroBUS : le module peut être alimenté et piloté via USB seul (mode standalone) ou via le mikroBUS seul, ou les deux simultanément.

Côté PC, les pilotes FTDI VCP sont disponibles pour Windows, macOS et Linux. Les bibliothèques D2XX et libftdi permettent une intégration dans des applications Python, C/C++ ou LabVIEW. La compatibilité avec OpenOCD couvre les principales architectures embarquées : ARM Cortex-M, RISC-V, MIPS et FPGA Xilinx/Altera. La bibliothèque pyftdi (Python) offre une interface de haut niveau pour les protocoles I2C et SPI via MPSSE, sans nécessiter l'écriture de commandes MPSSE bas niveau.

Ce module fonctionne exclusivement en logique 3,3 V. Pour une utilisation avec des plateformes 5 V (Arduino UNO, Arduino Mega 2560), un circuit de conversion de niveaux est nécessaire sur les lignes de données — le shield d'adaptation mikroBUS prend en charge cette conversion.

Utilisation avec Arduino, Raspberry Pi, micro:bit et Teensy

Le FTDI Click n'est pas réservé aux seules cartes équipées d'un socket mikroBUS™ natif. Grâce à un shield d'adaptation dédié, ce module Click Board™ devient compatible avec les plateformes les plus répandues dans le monde maker et éducatif.

Les cartes Arduino UNO et Arduino Mega 2560, le Teensy et le Raspberry Pi peuvent ainsi communiquer avec le FTDI Click via le côté mikroBUS. La carte micro:bit, qui opère en logique 3,3 V, est nativement compatible avec ce module sans conversion de niveaux. Le shield d'adaptation s'intercale entre la carte hôte et le Click Board™, assurant la correspondance des broches. Sur Raspberry Pi, l'accès UART au FT2232H permet une communication série USB transparent sans configuration complexe.

FTDI Click utilisable avec Arduino, Raspberry Pi, micro:bit et Teensy via un shield d'adaptation mikroBUS™

Tutoriels et ressources pour démarrer

Exemple FTDI Click — contrôle MCU via I2C depuis un PC

MikroElektronika propose sur LibStock un exemple complet montrant la communication PC ↔ MCU via I2C en utilisant le canal MPSSE du FT2232H. Dans ce projet, une application Windows envoie des commandes depuis le PC (maître I2C via FT2232H) vers un microcontrôleur PIC sur une carte EasyPIC v7 (esclave I2C). Les fonctions implémentées incluent l'envoi de texte vers un LCD et le contrôle de broches GPIO sur le MCU — un exemple directement transposable à tout composant I2C.

Voir l'exemple FTDI Click sur LibStock

Note d'application FTDI — USB vers I2C avec FT2232H (AN_113)

FTDI publie une note d'application détaillée décrivant l'interface du FT2232H avec un bus I2C en mode MPSSE. Ce document couvre la configuration des canaux, la gestion de l'horloge, les séquences START/STOP/ACK, et fournit du code exemple en C utilisant la bibliothèque D2XX. Indispensable pour toute implémentation I2C MPSSE personnalisée depuis le PC.

Voir la note d'application AN_113 sur ftdichip.com

Note d'application FTDI — USB vers SPI avec FT2232H (AN_114)

La note AN_114 de FTDI décrit la configuration du FT2232H en maître SPI via le moteur MPSSE. Elle couvre les quatre modes SPI, la gestion du chip select, les vitesses d'horloge atteignables, et fournit du code exemple. Un document de référence pour piloter des mémoires Flash SPI, des DAC ou des codeurs depuis un PC.

Voir la note d'application AN_114 sur ftdichip.com

Résumé des caractéristiques techniques

• Circuit principal : FT2232H (FTDI, 5e génération) — double convertisseur USB 2.0 vers série
• Vitesse USB : High Speed 480 Mbps / Full Speed 12 Mbps
• Canaux : 2 canaux MPSSE indépendants (A et B)
• Protocoles par canal : UART, SPI, I2C, JTAG, FIFO, bit-bang (synchrone ou asynchrone)
• Interface hôte (mikroBUS) : SPI + I2C ou UART (sélection par jumper) + BC0/BC1/BC2 (RST/PWM/INT)
• Connecteur USB : mini-B
• Tension logique : 3,3 V uniquement
• Alimentation : 5 V via USB mini-B ou via rail 5 V du mikroBUS™
• LDO embarqué : AP7331 (Diodes Inc.) — 300 mA, génère le 3,3 V interne
• DAC embarqué : MCP4921 (Microchip) — 12-bit SPI, sortie sur broche AN du mikroBUS
• EEPROM embarquée : CAT93C46 (Catalyst/ON Semi) — 1K-bit série, configuration USB
• Indicateurs : LED TX/RX data + LED power (verte)
• Format : mikroBUS Add-on Board taille L — 57,15 × 25,4 mm
• Poids : 35 g
• Référence fabricant : MIKROE-1421
• Bibliothèque : mikroSDK compatible (LibStock / NECTO Studio Package Manager)
• Pilotes PC : VCP et D2XX FTDI (gratuits sur ftdichip.com)

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le moteur MPSSE et à quoi sert-il ?

Le MPSSE (Multi-Protocol Synchronous Serial Engine) est un moteur intégré dans le FT2232H qui permet de générer des protocoles série synchrones (SPI, I2C, JTAG) directement depuis le PC via USB, sans microcontrôleur intermédiaire. Concrètement, depuis un script Python (bibliothèque pyftdi) ou une application C (D2XX), on peut émettre des trames SPI vers une mémoire Flash ou lire un capteur I2C comme si on était en mode firmware embarqué. Le FTDI Click dispose de deux canaux MPSSE indépendants.

Faut-il installer des pilotes pour utiliser ce module ?

Oui. FTDI propose deux types de pilotes, tous deux gratuits : le pilote VCP (Virtual COM Port), qui émule un port série classique — compatible avec tout logiciel de terminal série — et le pilote D2XX, qui donne accès aux fonctions avancées MPSSE via une DLL (Windows) ou une bibliothèque partagée (Linux/macOS). Les deux types sont disponibles sur ftdichip.com. Pour les compilateurs MikroElektronika, la bibliothèque mikroSDK encapsule ces accès.

Le FTDI Click est-il compatible 5 V (Arduino UNO) ?

Non. Le FT2232H fonctionne exclusivement en logique 3,3 V — ses I/O ne tolèrent pas le 5 V. Le module FTDI Click n'intègre pas de convertisseur de niveaux sur les lignes vers le mikroBUS. Pour une utilisation avec un Arduino UNO ou Mega 2560 en 5 V, il faut interposer un convertisseur de niveaux logiques sur les lignes SPI/UART/I2C entre le shield et le module.

Peut-on utiliser le FTDI Click comme programmeur JTAG ?

Oui. Le canal A du FT2232H est parfaitement adapté à une utilisation JTAG avec OpenOCD, l'outil de debug open source le plus répandu pour les architectures ARM Cortex-M, RISC-V et les FPGA. De nombreuses cibles sont supportées nativement. Le canal B reste disponible pour une connexion UART de console simultanée.

Le module peut-il fonctionner sans être connecté à un mikroBUS ?

Oui. Grâce au connecteur USB mini-B et au LDO AP7331, le FTDI Click peut être alimenté et utilisé comme pont USB-série autonome, sans être enfiché dans un socket mikroBUS™. Dans ce mode, c'est le connecteur USB qui alimente le module, et les deux canaux FT2232H sont accessibles via USB.

À quoi sert le DAC MCP4921 embarqué ?

Le DAC MCP4921 (12 bits, SPI, Microchip) produit une tension de référence analogique programmable disponible sur la broche AN du mikroBUS. Il est activé par un signal FTDI (canal BD4). Cette sortie est utile pour fournir une référence de tension à un ADC externe, générer un signal de consigne, ou calibrer un circuit analogique dans un montage de test.

Quelle est la différence entre les pilotes VCP et D2XX ?

En mode VCP, le FT2232H apparaît comme un ou deux ports COM classiques dans le système d'exploitation. C'est transparent pour les applications utilisant des APIs série standard. En mode D2XX, l'accès se fait via une bibliothèque propriétaire FTDI qui expose les fonctions MPSSE, le contrôle de l'EEPROM et les modes avancés. Les deux modes peuvent coexister sur les deux canaux du FT2232H. Pour la majorité des usages de pont UART, le VCP suffit ; pour le pilotage SPI/I2C/JTAG depuis un PC, il faut D2XX ou libftdi.

Notes d'applications Lextronic

Note d'application Click Board™ et Arduino™ (TOME 1)
Note d'application Click Board™ et Arduino™ (TOME 2)
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