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STM32自己从零开始实操05:接口电路原理图
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一、TTL 转 USB 驱动电路设计
1.1指路
延续使用芯片 CH340E 。
1.2数据手册重要信息提炼
1.2.1概述
CH340 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 与串口之间的相互转化。
1.2.2特点
- 支持常用的 MODEM 联络信号 RTS（请求发送）、DTR（数据终端就绪）、DCD（数据载波检测）、RI（振铃指示）、DSR（数据设备就绪）、CTS（清除发送）。
- 通过外加电平转换器件，提供 RS232、RS485、RS422 等接口。
- 支持 5V 电源电压和 3. 3V 电源电压。
- CH340C/N/K/E/X/B 内置时钟，无需外部晶振。
1.2.3引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
| 1 | UD+ | USB信号 | 直接连到 USB 总线的 D+ 数据线，不要串联电阻 |
| 2 | UD- | USB信号 | 直接连到 USB 总线的 D- 数据线，不要串联电阻 |
| 3 | GND | 电源 | 公共接地端，直接连到 USB 总线的地线 |
| 5 | |||
| 6 | |||
| 7 | VCC | 电源 | 3.3V 正电源输入端，需要外接 0.1uF 电源退耦电容 |
| 8 | TXD | 输出 | 串行数据输出 |
| 9 | RXD | 输入 | 串行数据输入，内置可控的上拉和下拉电阻 |
| 10 | V3 | 电源 | 在 3.3V 电源电压时连接 VCC 输入外部电源 在 5V 电源电压时外接容量为 0.1uF 退耦电容 |
1.2.4其他说明
- CH340 未用到的 I/O 引脚可以悬空。
- CH340 芯片支持 5V 电源电压或者 3.3V 电源电压。
当使用 5V 工作电压时，CH340 芯片的 VCC 引脚输入外部 5V 电源，并且 V3 引脚应该外接容量为 0.1uF 的电源退耦电容。当使用 3.3V 工作电压时,CH340 芯片的 V3 引脚应该与 VCC 引脚相连接，同时输入外部的 3.3V 电源，并且与 CH340 芯片相连接的其它电路的工作电压不能超过 3.3V。 - CH340 芯片内置了 USB 上拉电阻，UD+ 和 UD- 引脚应该直接连接到 USB 总线上。
- 异步串口方式下 CH340 芯片的引脚包括:数据传输引脚、MODEM 联络信号引脚、辅助引脚。
- 数据传输引脚包括: TXD 引脚和 RXD 引脚。串口输入空闲时,RXD 应为高电平。串口输出空闲时，CH340G/C/N/E/X/B/T 芯片的 TXD 为高电平。
- TNOW 引脚以高电平指示 CH340 正在从串口发送数据，发送完成后为低电平，在 RS485 等半双工串口方式下，TNOW 可以用于指示串口收发切换状态。
1.3原理图
1.3.1 v1.0
存在的错误：
（1）5V 供电
- 你的依靠原理不成立：虽然之前电源原理图中 USB 口进行了 5V 供电，但是 5V 供电是为了全局供电，其中的 TTL_D+、TTL_D- 是单纯的数据传输。
- 元器件浪费：5V 供电除了 0.1uF 电容滤波之外（数据手册的意思），还需要 100uF 铝电解大电容或10uF 电容滤波。
- 数据手册中说：3.3V 供电时与 CH340 芯片相连接的其它电路的工作电压不能超过 3.3V。
信息传输后一级的 STM32 和其他主要组件工作在 3.3V，应当选择3.3V供电，而不是 5V 。
（2）TNOW 引脚
无需进行串口正在发送状态指示，可以悬空，不用接电阻耗能。
1.3.2 v2.0
1.4 USB信号的全局理解
- USB 的 “写” 是 STM32 的 “读串口”，USB 的 “读” 是 STM32 的 “写串口”。
- STM32 原理图部分应该是通过跳线帽的方式来确认数据的路线。
- USB 部分既可以用来供电，又可以用来数据的两方向传输。
二、RS-485 接口设计
2.1指路
延续使用芯片 SP3485EEN，封装为SOP-8。
2.2数据手册
一定一定要去看之前的笔记，详细的讲解了这款芯片。UART、RS232、RS485基础知识+硬件知识_uart rs485-CSDN博客
2.2.1功能
将外界采用 RS485 通信的设备转成 串口 通信，得以和单片机进行通信。
2.2.2引脚
| 序号 | 引脚名称 | 功能介绍 |
| 1 | RO | 接收器输出 当 |
| 2 | 接收器输出使能控制 当 | |
| 3 | DE | 驱动器输出使能控制 当DE为高电平时，驱动器输出可用。 当DE为低电平时，输出处于高阻抗状态。 |
| 4 | DI | 驱动器输入 当DE为高电平时， DI低电平迫使非反相驱动器输出A为低电平，反相驱动器输出B为高电平; Dl高电平迫使非反相驱动器输出A为高电平，反相驱动器输出B为低电平。 |
| 5 | GND | 地面 |
| 6 | A | 非反相接收器输入和非反相驱动器输出 |
| 7 | B | 反相接收器输入和反相驱动器输出 |
| 8 | VCC | 电源供应 |
2.3原理图V1.0
自己根据之前的笔记设计：（看不懂的回去看一遍笔记就全懂了）
2.4原理图V2.0
2.4.1滤波电容
我知道你肯定好奇：都是3.3V供电，为什么有的模块滤波要 0.1uf ，10uf，0.1uf +10uf 滤波？
在这里我只解释这个模块的原因，后面再写博客统一归纳总结。
- 0.1μF电容：通常用于高频滤波，抑制高频噪声。它们具有较低的等效串联电感（ESL），适合滤除电源线上高频噪声和瞬态干扰。
- 10μF电容：主要用于低频滤波，提供较大的电流储备，能够平滑电压波动，稳定电源供应。
- 组合使用 0.1μF 和 10μF 电容：RS-485 通信需要稳定的电源来保证长距离传输的可靠性。0.1μF 电容用于高频滤波，而 10μF 电容则提供低频稳定性和电流储备，从而避免电源波动影响通信质量。
2.4.2引脚
单片机的引脚足够，不需要 V1.0 的方案来节约引脚，DI 直接接到单片机引脚上。
2.4.3上下拉电阻
上拉和下拉电阻用于在 RS-485 总线空闲时将总线保持在一个已知的状态。
（1）10KΩ电阻
陈氏：电阻大，电流小，影响小，功耗低。远距离或设备多时，可能不足以提供足够的电流。
优点：功耗较低，适用于大多数情况下的偏置电阻。由于阻值较大，它不会对通信信号产生明显的负载影响。缺点：在长距离传输或总线电容较大时，可能不足以提供足够的偏置电流，导致总线状态不稳定。
（2）1KΩ电阻
陈氏：电阻小，电流小，影响小，功耗低。远距离或设备多时，可能不足以提供足够的电流。
优点：提供更强的偏置电流，在长距离和较大电容负载情况下能更好地保持总线稳定。缺点：功耗较高，并且在总线上的负载影响更大，可能在某些情况下影响通信信号的质量。
2.4.4 阻抗匹配
2.4.5 TVS管
三、CAN 总线接口设计
3.1指路
延续使用芯片 TJA1040T，封装为SOP-8。
