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常會出現這樣的題目。
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 |
|---|---|---|
| 發送邏輯1（對應電壓3.3V） | → | 接受邏輯1（對應電壓5V） |
| 發送邏輯0（對應電壓0V） | → | 接受邏輯0（對應電壓0V） |
| 接受邏輯1（對應電壓3.3V） | ← | 發送邏輯1（對應電壓5V） |
| 接受邏輯0（對應電壓0V） | ← | 發送邏輯0（對應電壓0V） |
工作原理：
1、當3V3單片機發送邏輯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3V3單片機發送邏輯0，即3V3_TX=0V，Ugs=3V，MOS管導通，5V_RX會被拉低，5V_RX=0V；
3V3_TX發送給5V_RX
那有人說了，5V的數據怎么發送給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5V單片機發送邏輯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5V單片機發送邏輯0，即5V_TX=0V，Ugs=5V，MOS管導通，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MOS管截止時，5V_TX的5V電壓會經過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通壓降）。這樣的話，一方面4V多的電壓與3.3V有壓差，經過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。
那如何設計5V發送到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導通，3V3_RX≈0.6V；實際3V3_RX是多少，取決于D1的正向導通壓降，因為要得到更低的電壓，一般D1選擇肖特基二極管，肖特基優點就是導通壓降小。
5V_TX發送給3V3_RX
工作原理：
1、當3V3單片機發送邏輯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3V3單片機發送邏輯0，即3V3_TX=0V，NPN三極管導通，5V_RX會被拉低，所以5V_RX=0V；
3V3_TX發送給5V_RX
利用三極管，5V單片機發送給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5V_TX為5V時，發射極反偏，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。
此電路不可用
如下，給出了5V單片機向3.3V單片機發送的電路圖，用兩個NPN三極管搭建。
工作原理：
1、當5V單片機發送邏輯1，即5V_TX=5V，Q1導通，Q2的基極被拉低，Q2截止，所以3V3_RX=3.3V；
2、當5V單片機發送邏輯0，即5V_TX=0V，Q1截止，Q2導通，所以3V3_RX=0V；
5V_TX發送給3V3_RX
可以看到，我并沒有畫兩個NMOS管搭建5V單片機向3.3V單片機發送的電路，其實將上圖中的三極管換成NMOS管，就能實現，在實際的電路設計中，為減少成本，應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束了。。。
是不是很詳細，你學到了嗎？
—— The End ——
