5V串口接3.3V單片機串口怎么搞？
寫在前面：兩個單片機由于電平不同，串口通信可能會失敗，這時候需要通過電平轉(zhuǎn)換電路來解決，本文給出了兩種方法，一種是通過三極管搭建，另一種是MOS管搭建，在硬件工程師的筆試中也經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的題目。
3.3V單片機和5V單片機通信的思路
| 3.3V單片機 | 通信方向 | 5V單片機 |
|---|---|---|
| 發(fā)送邏輯1（對應(yīng)電壓3.3V） | → | 接受邏輯1（對應(yīng)電壓5V） |
| 發(fā)送邏輯0（對應(yīng)電壓0V） | → | 接受邏輯0（對應(yīng)電壓0V） |
| 接受邏輯1（對應(yīng)電壓3.3V） | ← | 發(fā)送邏輯1（對應(yīng)電壓5V） |
| 接受邏輯0（對應(yīng)電壓0V） | ← | 發(fā)送邏輯0（對應(yīng)電壓0V） |
MOS管轉(zhuǎn)換電路
工作原理：
1、當(dāng)3V3單片機發(fā)送邏輯1，即3V3_TX=3.3V，Ugs=0V，MOS管截止，5V_RX通過R2上拉到+5V，5V_RX=5V；
2、當(dāng)3V3單片機發(fā)送邏輯0，即3V3_TX=0V，Ugs=3V，MOS管導(dǎo)通，5V_RX會被拉低，5V_RX=0V；
那有人說了，5V的數(shù)據(jù)怎么發(fā)送給3V3單片機呢？是不是將信號方向及電源更換即可，我們來看一下。
工作原理：
1、當(dāng)5V單片機發(fā)送邏輯1，即5V_TX=5V，Ugs=0V，MOS管截止，3V3_RX通過R1上拉到3V3，3V3_RX=3.3V；
2、當(dāng)5V單片機發(fā)送邏輯0，即5V_TX=0V，Ugs=5V，MOS管導(dǎo)通，3V3_RX被拉低，所以3V3_RX=0；
以上分析似乎合情合理，其實如下電路不可用，上面的第2點其實是沒有問題的，主要是第1點，當(dāng)MOS管截止時，5V_TX的5V電壓會經(jīng)過MOS管的體二極管到達3V3_RX，使3V3_RX的電壓高于3.3V（4V多，取決于體二極管的導(dǎo)通壓降）。這樣的話，一方面4V多的電壓與3.3V有壓差，經(jīng)過R1電阻會有耗電；另一方面，4V多的電壓也可能損壞3.3V單片機的RX管腳。
利用仿真軟件仿真，可以看到MOS管截止時，輸出是4.44V，明顯高于3.3V，驗證了上述的觀點。
仿真上述不可用電路那如何設(shè)計5V發(fā)送到3.3V單片機呢？其實也簡單，兩個器件搞定，如下是電路圖。
1、5V_TX=5V時，二極管D1截止，3V3_RX=3.3V；
2、5V_TX=0V時，二極管D1導(dǎo)通，3V3_RX≈0.6V；實際3V3_RX是多少，取決于D1的正向?qū)▔航?，因為要得到更低的電壓，一般D1選擇肖特基二極管，肖特基優(yōu)點就是導(dǎo)通壓降小。
三極管轉(zhuǎn)換電路
工作原理：
1、當(dāng)3V3單片機發(fā)送邏輯1，即3V3_TX=3.3V，NPN三極管截止，5V_RX通過R2上拉到+5V，5V_RX=5V；
2、當(dāng)3V3單片機發(fā)送邏輯0，即3V3_TX=0V，NPN三極管導(dǎo)通，5V_RX會被拉低，所以5V_RX=0V；
利用三極管，5V單片機發(fā)送給3.3V單片機，是不是電源和信號互換就可以，和MOS管電路一樣，如下電路同樣不能用。
原因是當(dāng)5V_TX為5V時，發(fā)射極反偏，但是5V通過電阻R1由三極管的基極到達三極管的集電極，造成集電極正偏，和MOS管電路一樣，使3V3_RX電壓高于3.3V（4V多），大家可以仿真一下，這里我就不仿真了。
如下，給出了5V單片機向3.3V單片機發(fā)送的電路圖，用兩個NPN三極管搭建。
工作原理：
1、當(dāng)5V單片機發(fā)送邏輯1，即5V_TX=5V，Q1導(dǎo)通，Q2的基極被拉低，Q2截止，所以3V3_RX=3.3V；
2、當(dāng)5V單片機發(fā)送邏輯0，即5V_TX=0V，Q1截止，Q2導(dǎo)通，所以3V3_RX=0V；
可以看到，我并沒有畫兩個NMOS管搭建5V單片機向3.3V單片機發(fā)送的電路，其實將上圖中的三極管換成NMOS管，就能實現(xiàn)，在實際的電路設(shè)計中，為減少成本，應(yīng)盡量考慮用較少的器件搭電路，所以一般就用二極管方案。
今天的文章到這里就結(jié)束了。。。
哦不，上面的問題并沒有結(jié)束
我轉(zhuǎn)發(fā)這篇文章的原因是晚上和朋友討論到這個問題，我們還因為這個問題開了個騰訊會議。
如果要連接的是3.3V的單片機串口，我們第一時間應(yīng)該想到我們也用3.3V的單片機，兩個3.3V的單片機供電上肯定是不會有問題的。而現(xiàn)在市面上很多ARM芯片，都是3.3V的GPIO口電壓，5V單片機作為初級入門電平，已經(jīng)慢慢被取代，當(dāng)然，之后還有1.8V的單片機。
—— The End ——