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不間斷持續(xù)奮戰(zhàn)了三周，工作也有了階段性的交付物，可以暫時(shí)空出一段時(shí)間思考與學(xué)習(xí)了；這段時(shí)間還是收獲很多的，有些地方需要實(shí)際體驗(yàn)才能收獲知識(shí)。
這次想總結(jié)一下電平轉(zhuǎn)換電路這一塊，可能這塊知識(shí)點(diǎn)大家覺(jué)得比較簡(jiǎn)單哈。
首先為什么要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換呢？最常遇到的問(wèn)題就是電平高低不匹配，例如3.3V與5V，3.3V與1.8V；例如有的MCU的IO口供電最高只能到3.3V，像SoC這種類型的芯片，甚至IO口還存在1.8V供電的情況，那么MCU與外設(shè)之間的IO交互就需要做電平轉(zhuǎn)換。（下圖來(lái)自于TI官網(wǎng)）
具體到BMS上面，像RESET信號(hào)、WAKEUP信號(hào)、EN使能信號(hào)、甚至是SPI等通信信號(hào)都可能存在電平不匹配的狀態(tài)；對(duì)于高速通信信號(hào)，還是建議選用電平轉(zhuǎn)換芯片（下圖來(lái)自TI官網(wǎng)），選型也很容易找到，就是現(xiàn)在可能供貨不太好，哈哈。
先展開(kāi)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)一下MCU內(nèi)部的GPIO結(jié)構(gòu)，即數(shù)字輸入與輸出的內(nèi)部電路；下圖來(lái)自于ST官網(wǎng)，描述的是STM32系列MCU的GPIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以看到外部的I/O pin在其內(nèi)部分成了兩條支路，一條連接至輸入電路，另一條連接至輸出電路。（我本來(lái)想用BMS常見(jiàn)的MCU型號(hào)來(lái)舉例，但其規(guī)格書對(duì)內(nèi)部I/O電路描述得都太清晰）
針對(duì)輸入電路，如下圖（圖片來(lái)源于ST官網(wǎng)），它內(nèi)部可以配置成三種輸入模式：上拉、下拉以及懸空（高阻）。其中上下拉電阻是固定阻值的，這是指通過(guò)軟件可配置的情況；另外，在上電復(fù)位后GPIO也會(huì)有一個(gè)初始默認(rèn)狀態(tài)，我遇到的很多MCU上電復(fù)位后初始默認(rèn)狀態(tài)是高阻輸入，但確實(shí)也有上電復(fù)位后默認(rèn)狀態(tài)為輸入下拉的，這些細(xì)節(jié)需要留意。
對(duì)于輸出電路，如下圖（圖片來(lái)源于ST官網(wǎng)），主要分為推挽輸出與OD輸出兩種，這個(gè)大家應(yīng)該也熟悉，這兩種也是可配置的；OD輸出用于一些特定場(chǎng)合，例如IIC的SDA信號(hào)就是OD輸出，它是為了避免總線競(jìng)爭(zhēng)，其他場(chǎng)景還有就是為了做電平兼容使用。
接下來(lái)繼續(xù)前面的話題，最常被舉例的一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路如下圖所示：這個(gè)一般被用在IIC的SDA數(shù)據(jù)線上，實(shí)現(xiàn)雙向通信+電平轉(zhuǎn)換，其兩邊的I/O都是OD輸出、高阻輸入，具體工作原理大家可以自己分析一下，要求NMOS選擇低門限電壓的，有的時(shí)候還需要并聯(lián)一個(gè)肖特基二極管來(lái)降低導(dǎo)通壓降；這個(gè)電路特點(diǎn)是兩邊默認(rèn)高電平，可以用在低有效的電路。
換一個(gè)電路如下圖所示，這個(gè)電路也比較常見(jiàn)，使用兩個(gè)NMOS做電平轉(zhuǎn)換，因?yàn)橐粋€(gè)MOS只能做反向，兩個(gè)MOS就又變成了同向；此電路是高電平有效，默認(rèn)輸出低電平。
下圖這個(gè)電路使用了一個(gè)PMOS、一個(gè)NMOS，也是同向的輸出；此電路是高電平有效，默認(rèn)狀態(tài)是低電平。
最后再看下這個(gè)電路如下圖，也是由一個(gè)NMOS和一個(gè)PMOS組成，同向輸出；它是低電平有效電路，默認(rèn)狀態(tài)是高電平。
上面三個(gè)電路大家可以使用三極管替代，邏輯是相同的，但是因?yàn)槿龢O管是電流型驅(qū)動(dòng)，需要做電阻匹配，讓其工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)；另外，三極管可以使用更低的電壓來(lái)做驅(qū)動(dòng)，例如1.8V，只要滿足導(dǎo)通電壓即可，而使用1.8V驅(qū)動(dòng)MOS管，需要找很低門限的型號(hào)；最后，還要留意與MCU輸入、輸出電路的兼容匹配。
總結(jié)：最近氣溫明顯升高了，春天來(lái)了；以上所有，僅供參考。
