TTL、CMOS、RS232、RS485、RS422、CAN、USB電平說明 與通訊芯片

        單片機串口輸出的TXD、RXD引腳是TTL電平,電腦串口輸出的是RS232電平,需要芯片轉換成TTL電平,只有這樣給單片機下載程序纔有可能成功。


(一)、TTL電平標準(Transistor-Transistor Logic,晶體管-晶體管邏輯電平)
輸出 L: <0.8V ; H:>2.4V。
輸入 L: <1.2V ; H:>2.0V
TTL器件輸出低電平要小於0.8V,高電平要大於2.4V。輸入,低於1.2V就認爲是0,高於2.0就認爲是1。於是TTL電平的輸入低電平的噪聲容限就只有(0.8-0)/2=0.4V,高電平的噪聲容限爲(5-2.4)/2=1.3V。電流控制器件。


(二)、CMOS電平標準(Complementary metal-oxide-semiconductor,互補金屬氧化物半導體)
輸出 L: <0.1*Vcc ; H:>0.9*Vcc。
輸入 L: <0.3*Vcc ; H:>0.7*Vcc.
由於CMOS電源採用12V,則輸入低於3.6V爲低電平,噪聲容限爲1.8V,高於3.5V爲高電平,噪聲容限高爲1.8V。比TTL有更高的噪聲容限。 電壓控制器件。

TTL與CMOS電平使用起來有什麼區別:
1,電平的上限和下限定義不一樣,CMOS具有更大的抗噪區域,即有着更高的噪聲容限。 
2,電流驅動能力不一樣,TTL一般提供25毫安的驅動能力,而CMOS一般在10毫安左右。
3,需要的電流輸入大小也不一樣,一般TTL需要2.5毫安左右,CMOS幾乎不需要電流輸入。
4,很多器件都是兼容TTL和CMOS的,datasheet會有說明。如果不考慮速度和性能,一般器件可以互換。但是需要注意有時候負載效應可能引起電路工作不正常,因爲有些TTL電路需要下一級的輸入阻抗作爲負載才能正常工作。
5,CMOS電平能驅動TTL電平,TTL電平不能驅動CMOS電平,需加上拉電阻。

常用邏輯芯片特點:
74LS系列:     TTL      輸入: TTL         輸出: TTL
74HC系列:    CMOS 輸入: CMOS    輸出: CMOS
74HCT系列:  CMOS 輸入: TTL         輸出: CMOS
CD4000系列:CMOS 輸入: CMOS    輸出: CMOS


(三)、RS232電平標準:
注意電平的定義反相了一次。

電平爲邏輯“0”時:+3V~+15V;
電平爲邏輯“1”時:-3V~-15V;

發送端驅動器輸出: 正電平在 +5~+15V,負電平在-5~-15V 電平。

接收器典型的:工作電平在 +3~+12V 與 -3~-12V。

由於發送電平與接收電平的差僅爲2V至3V 左右,所以其共模抑制能力差,再加上雙絞線上的分佈電容,其傳送距離最大爲約15
米,最高速率爲20kb/s。當無數據傳輸時,線上爲TTL,從開始傳送數據到結束,線上電平從TTL 電平到RS-232 電平再返回TTL 電平。

RS232電平或者說串口電平指的都是計算機9針串口的電平。

 

(四)、RS485 和 RS422 電平標準:

由於兩者都採用差分傳輸(平行傳輸)的方式,所以他們的電平方式,一般都有兩個A,B引腳。

發送端:A,B間的電勢差U爲: UB-UA:  +2 ~ +6V : 爲1              -2 ~-6:爲0

接收端:A,B間的電勢差U爲:UB-UA:   > +200mV : 爲1       < -200mV: 爲0

 

(五)、CAN電平標準:

CAN網絡使用符合ISO11898-2標準的電平信號(差分信號),他們的電平方式,一般都有兩個 CANH 和 CANL 引腳。

CAN總線爲“隱性”(邏輯 1 )時:CAN_H和CAN_L的電平爲2.5V(電位差爲0V);

CAN總線爲“顯性”(邏輯 0 )時:CAN_H和CAN_L的電平分別是3.5V和1.5V(電位差爲 2.5V)。

 

(六)、USB電平標準:

電源線是5V,爲USB設備提供最大500mA的電流,它與數據線上的電平無關。

數據線是差分信號,通常D+和D-在 -400mV ~ +400mV間變化。

輸出電壓爲正:1       輸出電壓爲負:0        輸出電壓0:無意義

 

(七)、LVDS電平標準:(Low Voltage Differential Signal,低壓差分信號)

可以達到600M以上,PCB要求較高,差分線要求嚴格等長,差最好不超過10mil(0.254).100Ω電阻離接收端不能超過500mil,最好控制在300mil以內。

 

(八)、Vby1電平標準:

 

計算機和MCU通信的方法:

(1) 電腦串口接口(DB9) >>> 交叉串口線(對應的RX和TX交叉接) >>> MAX232芯片(RS232--TTL) >>> MCU(單片機)(TTL)
(2) 電腦USB接口 (USB) >>> USB轉串口線(USB--RS232)>>>MAX232芯片(RS232--TTL)>>>MCU(單片機)(TTL)
(3) 電腦USB接口(USB) >>> PL2303或CH340或FT232RL(USB--TTL,裏面的RX和TX連接交叉)>>>MCU(單片機)(TTL)

信號分析:
電腦串口接口>>>電腦輸出232電平信號>>>MAX232芯片>>>TTL電平
電腦USB接口>>>電腦輸出USB電平信號>>>USB轉串口線>>>232電平信號>>>MAX232芯片>>>TTL電平
電腦USB接口>>>電腦輸出USB電平信號>>>PL2303或CH340芯片>>>TTL電平

 

USB轉TTL芯片:

FT232RL:USB轉TTL
CP2102  :USB轉TTL
PL2303   :水貨多不穩定,外圍電路複雜,成本低。Prolific 公司生產的一種高度集成的RS232-USB接口轉換器,可提供一個RS232 全雙工異步串行通信裝置與USB 功能接口便利連接的解決方案。
CH340    :穩定,外圍電路簡單,成本相對高,支持常用的MODEM 聯絡信號RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。通過外加電平轉換器件,提供RS232、RS485、RS422 等接口。軟件兼容CH341,可以直接使用CH341的驅動程序。支持5V 電源電壓和3.3V電源電壓甚至3V 電源電壓
CH341   :USB轉TTL
 

RS232轉TTL芯片:

MAX232:外圍電路簡單,但是佔用pcb面積大,不美觀

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章