2.2 串口电平转换

2.2.1  传统电脑PC端RS-232电平  

跟单片机相关的常见的电平标准有四种分别是用于PC端的RS-232电平标准、RS-485电平标准、USB电平标准和用于单片机端的TTL电平标准。

目前PC机与通信工业中应用最广泛的接口是RS-232接口，它是一种串行接口,RS-232标准电平主要用于低速率串行通讯[5]。在发送数据时，如果测得发出信号的电压在+5V到+15V之间，那么RS-232发送端输出的是高电平；如果测得发出信号的电压在-5V到-15V电平之间，那么RS-232发送端输出的是低电平。RS232电平标准也存在十分多的缺点，比如说不管接收还是发送，RS-232的信号电平绝对值在5V和15V之间，电压值较高，这样用在接口电路来实现转换的芯片就十分容易被高电压损坏。因为是一端地端，一根信号线和一根信号返回线的缘故，RS-232电平在传输过程中容易受到共模干扰[6]。因为RS-232电平与单片机的TTL电平不匹配，所以我们在单片机上要实现单片机与PC端的通信必须把RS232电平和TTL电平互相转换，想要实现这个功能就必须使用MAX232电平。

图2.2  MAX232芯片连线图

图2.2所示就是使用MAX232芯片把RS232电平转换为TTL电平，RS232一般为9针接口，其中针2是接收信号口，针3是发送信号口。MAX232芯片的T2IN和T1IN这两个端口可以连接单片机的TX口，它的作用是输入TLL（0-5V）信号进行电平转换。R2OUT和R1OUT这两个端口可以连接单片机的RX口，它的作用是将过来的RS-232转换为TLL电平（0-5V）输出。T2OUT和T1OUT这两个端口连接PC端的接收信号线，把单片机发送来的TTL信号（0-5V）转为RS232信号传输到电脑。R1IN和R2IN这两个端口连接PC端的信号输出线，把PC端发送过的RS-232信号电平进行处理从而转化为单片机的TTL电平，VCC和GND各自连接着一个0.1UF的退耦电容。

2.2.2  对传统RS232电平的改进

在最近几年使用最为广泛的是USB接口，于是就诞生了CH340芯片，这块芯片的作用是实现USB电平与TTL电平相互转换的同时控制传输方向。USB设备可以热插拔，携带方便，标准统一还可以连接多个设备[7]，这就是USB被人们广泛开发并且加以利用的原因。USB是一种常用的电脑端接口，它有四根线，两根数据线（D+和D-）和两根电源线（VCC5V和GND），一般而言5V的电源线采用红色的电缆线，GND的电源线采用黑色的电缆线，D+的信号线采用绿色的电缆线，D-的信号线采用白色的电缆线。所谓D+和D-是因为USB的信号传输方式采用的差分的方式（相似于RS-485）。