基于ST2378E的邏輯電平兼容方案

工程師，在研發(fā)設(shè)計(jì)電路項(xiàng)目，會使用不同電壓幅值的電源電路，常用的電壓幅值包含1.8V、3.3V、5.0V以及12V等等；他們分別應(yīng)用在不同的功能電路中，比如

1.8V：一般用在Flash存儲芯片的工作電源；

3.3V：一般用在單片機(jī)的工作電源；

5.0V：一般用在通信芯片的工作電源；

12V：一般用在電機(jī)的驅(qū)動電源；

單片機(jī)的工作電壓比較寬廣，1.8V & 3.3V & 5.0V均可工作；

同一個(gè)項(xiàng)目會出現(xiàn)不同的電源電壓，不同項(xiàng)目之間更容易出現(xiàn)不同的電源電壓；為了更形象地解釋此問題，芯片哥以項(xiàng)目開發(fā)案例來說明

電路項(xiàng)目

01 項(xiàng)目案例

在同一個(gè)智能家居電路項(xiàng)目中，包含兩個(gè)風(fēng)機(jī)控制器A和風(fēng)機(jī)控制器B；A控制器中采用的溫度傳感器信號是3.3V邏輯電平，B控制器中采用的濕度傳感器信號是5.0V邏輯電平，因此工程師在開發(fā)電路設(shè)計(jì)選用單片機(jī)時(shí)，就確定了A控制器的單片機(jī)工作電壓是3.3V，B控制器的單片機(jī)是5.0V；

如果A控制器與B控制器之間沒有互相數(shù)據(jù)通信，此時(shí)對于項(xiàng)目的開發(fā)是沒有問題；如果A控制器與B控制器之間需要互相交換數(shù)據(jù)而通信，會出現(xiàn)兩個(gè)電路系統(tǒng)邏輯電平不兼容的問題；

邏輯電平不兼容

02 電平兼容問題

在“邏輯電平不兼容”圖中，工程師很清晰地看出風(fēng)機(jī)控制器A與風(fēng)機(jī)控制器B之間串口通信UART的問題；具體存在的問題表現(xiàn)為

對于控制器A，邏輯高電平“1”所代表的電壓為3.3V，邏輯低電平“0”所代表的電壓為0V；

對于控制器B，邏輯高電平“1”所代表的電壓為5.0V，邏輯低電平“0”所代表的電壓為0V；

當(dāng)控制器A發(fā)送邏輯高電平“1”至控制器B時(shí)，存在不被控制器B有效識別成邏輯高電平“1”的風(fēng)險(xiǎn)；

當(dāng)控制器B發(fā)送邏輯高電平“1”至控制器A時(shí)，容易造成控制器A的芯片引腳被擊穿損壞的風(fēng)險(xiǎn)；

那么針對這類項(xiàng)目設(shè)計(jì)中存在的問題，工程師該如何去解決呢？可以采用什么芯片的電路方案能解決此類問題呢？

ST2378E電平轉(zhuǎn)換芯片的電路應(yīng)用方案就能很好地解決這類問題；工程師可能會追問芯片哥，ST2378E電平轉(zhuǎn)換芯片具體什么樣的電路特性？它的應(yīng)用電路是怎么樣的？它能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換什么類型的邏輯電平？

ST2378E電路特性

在描述ST2378E電路特性之前，先簡單介紹下芯片的引腳定義圖

ST2378E引腳定義圖

Pin 1引腳：I/O_LX系列引腳的工作電源；

Pin 20引腳：I/O_CX系列引腳的工作電源；

Pin 2~Pin 12引腳：I/O_LX系列引腳為邏輯電平輸入引腳；

Pin 9~Pin 19引腳：I/O_CX系列引腳為邏輯電平輸入引腳；

Pin 11引腳：OE為芯片使能控制引腳；

芯片的工作原理簡單說明如下

假如A電平3.3V與B電平5.0V需要實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，則VL引腳電源接入3.3V，VCC引腳電源接入5.0V，A電平連接I/O_L1引腳，B電平連接I/O_C1引腳即可；

ST2378E電平轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)的電路功能就是可以將某一邏輯電平X轉(zhuǎn)換成另外一種邏輯電平Y(jié)，并且轉(zhuǎn)換是雙向的，也就是X與Y是可以互相轉(zhuǎn)換，互不干擾，屬于同步轉(zhuǎn)換類型；

ST2378E應(yīng)用電路

工程師在初步了解完ST2378E芯片的電路特性之后，就可以依據(jù)項(xiàng)目開發(fā)中實(shí)際存在的電路問題，做出相應(yīng)的解決設(shè)計(jì)方案

ST2378E應(yīng)用電路圖

在ST2378E應(yīng)用電路圖中，風(fēng)機(jī)控制器A與風(fēng)機(jī)控制器B之間的數(shù)據(jù)通信是采用串口UART，因此只需將風(fēng)機(jī)控制器A的UART通信引腳RXA與TXA分別連接到I/O_L1和I/O_L2，風(fēng)機(jī)控制器B的UART通信引腳TXB與RXB分別連接到I/O_C1和I/O_C2；就能解決不同邏輯電平彼此之間通信的電路問題；

ST2378E工作使用條件

邏輯電平轉(zhuǎn)換方案雖然得到解決，但對于ST2378E也存在不足之處，其一是工作電壓的限制；工程師在項(xiàng)目應(yīng)用中，VCC電壓必須大于VL電壓，且Vcc的最大工作電壓為7V。