TTL、CMOS、RS232、RS485、RS422、CAN、USB电平说明 与通讯芯片

        单片机串口输出的TXD、RXD引脚是TTL电平，电脑串口输出的是RS232电平，需要芯片转换成TTL电平，只有这样给单片机下载程序才有可能成功。

（一）、TTL电平标准(Transistor-Transistor Logic,晶体管-晶体管逻辑电平)
输出 L： <0.8V ； H：>2.4V。
输入 L： <1.2V ； H：>2.0V
TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。于是TTL电平的输入低电平的噪声容限就只有(0.8-0)/2=0.4V，高电平的噪声容限为(5-2.4)/2=1.3V。电流控制器件。

（二）、CMOS电平标准(Complementary metal-oxide-semiconductor,互补金属氧化物半导体)
输出 L： <0.1*Vcc ； H：>0.9*Vcc。
输入 L： <0.3*Vcc ； H：>0.7*Vcc.
由于CMOS电源采用12V，则输入低于3.6V为低电平，噪声容限为1.8V，高于3.5V为高电平，噪声容限高为1.8V。比TTL有更高的噪声容限。 电压控制器件。

TTL与CMOS电平使用起来有什么区别:
1，电平的上限和下限定义不一样，CMOS具有更大的抗噪区域，即有着更高的噪声容限。 
2，电流驱动能力不一样，TTL一般提供25毫安的驱动能力，而CMOS一般在10毫安左右。
3，需要的电流输入大小也不一样，一般TTL需要2.5毫安左右，CMOS几乎不需要电流输入。
4，很多器件都是兼容TTL和CMOS的，datasheet会有说明。如果不考虑速度和性能，一般器件可以互换。但是需要注意有时候负载效应可能引起电路工作不正常，因为有些TTL电路需要下一级的输入阻抗作为负载才能正常工作。
5，CMOS电平能驱动TTL电平,TTL电平不能驱动CMOS电平，需加上拉电阻。

常用逻辑芯片特点:
74LS系列：     TTL      输入: TTL         输出: TTL
74HC系列：    CMOS 输入: CMOS    输出: CMOS
74HCT系列：  CMOS 输入: TTL         输出: CMOS
CD4000系列：CMOS 输入: CMOS    输出: CMOS

（三）、RS232电平标准：
注意电平的定义反相了一次。

电平为逻辑“0”时：+3V～+15V；
电平为逻辑“1”时：-3V～-15V；

发送端驱动器输出: 正电平在 +5～+15V，负电平在-5～-15V 电平。

接收器典型的:工作电平在 +3～+12V 与 -3～-12V。

由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15
米，最高速率为20kb/s。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL 电平到RS-232 电平再返回TTL 电平。

RS232电平或者说串口电平指的都是计算机9针串口的电平。

 

（四）、RS485 和 RS422 电平标准：

由于两者都采用差分传输(平行传输)的方式，所以他们的电平方式，一般都有两个A,B引脚。

发送端：A，B间的电势差U为： UB-UA:  +2 ~ +6V : 为1              -2 ~-6：为0

接收端：A，B间的电势差U为：UB-UA:   > +200mV : 为1       < -200mV: 为0

 

（五）、CAN电平标准：

CAN网络使用符合ISO11898-2标准的电平信号(差分信号)，他们的电平方式，一般都有两个 CANH 和 CANL 引脚。

CAN总线为“隐性”（逻辑 1 ）时：CAN_H和CAN_L的电平为2.5V（电位差为0V）；

CAN总线为“显性”（逻辑 0 ）时：CAN_H和CAN_L的电平分别是3.5V和1.5V（电位差为 2.5V）。

 

（六）、USB电平标准：

电源线是5V，为USB设备提供最大500mA的电流，它与数据线上的电平无关。

数据线是差分信号，通常D+和D-在 -400mV ~ +400mV间变化。

输出电压为正：1       输出电压为负：0        输出电压0：无意义

 

（七）、LVDS电平标准：(Low Voltage Differential Signal,低压差分信号)

可以达到600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长，差最好不超过10mil(0.254).100Ω电阻离接收端不能超过500mil，最好控制在300mil以内。

 

（八）、Vby1电平标准：

 

计算机和MCU通信的方法：

(1) 电脑串口接口(DB9) >>> 交叉串口线(对应的RX和TX交叉接) >>> MAX232芯片(RS232--TTL) >>> MCU（单片机）(TTL)
(2) 电脑USB接口 (USB) >>> USB转串口线(USB--RS232)>>>MAX232芯片(RS232--TTL)>>>MCU（单片机）(TTL)
(3) 电脑USB接口(USB) >>> PL2303或CH340或FT232RL(USB--TTL，里面的RX和TX连接交叉)>>>MCU(单片机)(TTL)

信号分析：
电脑串口接口>>>电脑输出232电平信号>>>MAX232芯片>>>TTL电平
电脑USB接口>>>电脑输出USB电平信号>>>USB转串口线>>>232电平信号>>>MAX232芯片>>>TTL电平
电脑USB接口>>>电脑输出USB电平信号>>>PL2303或CH340芯片>>>TTL电平

 

USB转TTL芯片：

FT232RL：USB转TTL
CP2102  ：USB转TTL
PL2303   ：水货多不稳定，外围电路复杂，成本低。Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器，可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利连接的解决方案。
CH340    ：稳定，外围电路简单，成本相对高，支持常用的MODEM 联络信号RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。通过外加电平转换器件，提供RS232、RS485、RS422 等接口。软件兼容CH341，可以直接使用CH341的驱动程序。支持5V 电源电压和3.3V电源电压甚至3V 电源电压
CH341   ：USB转TTL
 

RS232转TTL芯片：

MAX232：外围电路简单，但是占用pcb面积大，不美观