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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，可以暫時空出一段時間思考與學習了；這段時間還是收獲很多的，有些地方需要實際體驗才能收獲知識。
這次想總結一下電平轉換電路這一塊，可能這塊知識點大家覺得比較簡單哈。
首先為什么要進行電平轉換呢？最常遇到的問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與外設之間的IO交互就需要做電平轉換。（下圖來自于TI官網）
具體到BMS上面，像RESET信號、WAKEUP信號、EN使能信號、甚至是SPI等通信信號都可能存在電平不匹配的狀態(tài)；對于高速通信信號，還是建議選用電平轉換芯片（下圖來自TI官網），選型也很容易找到，就是現在可能供貨不太好，哈哈。
先展開一個知識點，學習一下MCU內部的GPIO結構，即數字輸入與輸出的內部電路；下圖來自于ST官網，描述的是STM32系列MCU的GPIO內部結構，可以看到外部的I/O pin在其內部分成了兩條支路，一條連接至輸入電路，另一條連接至輸出電路。（我本來想用BMS常見的MCU型號來舉例，但其規(guī)格書對內部I/O電路描述得都太清晰）
針對輸入電路，如下圖（圖片來源于ST官網），它內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，這是指通過軟件可配置的情況；另外，在上電復位后GPIO也會有一個初始默認狀態(tài)，我遇到的很多MCU上電復位后初始默認狀態(tài)是高阻輸入，但確實也有上電復位后默認狀態(tài)為輸入下拉的，這些細節(jié)需要留意。
對于輸出電路，如下圖（圖片來源于ST官網），主要分為推挽輸出與OD輸出兩種，這個大家應該也熟悉，這兩種也是可配置的；OD輸出用于一些特定場合，例如IIC的SDA信號就是OD輸出，它是為了避免總線競爭，其他場景還有就是為了做電平兼容使用。
接下來繼續(xù)前面的話題，最常被舉例的一個電平轉換電路如下圖所示：這個一般被用在IIC的SDA數據線上，實現雙向通信+電平轉換，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，有的時候還需要并聯一個肖特基二極管來降低導通壓降；這個電路特點是兩邊默認高電平，可以用在低有效的電路。
換一個電路如下圖所示，這個電路也比較常見，使用兩個NMOS做電平轉換，因為一個MOS只能做反向，兩個MOS就又變成了同向；此電路是高電平有效，默認輸出低電平。
下圖這個電路使用了一個PMOS、一個NMOS，也是同向的輸出；此電路是高電平有效，默認狀態(tài)是低電平。
最后再看下這個電路如下圖，也是由一個NMOS和一個PMOS組成，同向輸出；它是低電平有效電路，默認狀態(tài)是高電平。
上面三個電路大家可以使用三極管替代，邏輯是相同的，但是因為三極管是電流型驅動，需要做電阻匹配，讓其工作在飽和或截止狀態(tài)；另外，三極管可以使用更低的電壓來做驅動，例如1.8V，只要滿足導通電壓即可，而使用1.8V驅動MOS管，需要找很低門限的型號；最后，還要留意與MCU輸入、輸出電路的兼容匹配。
總結：最近氣溫明顯升高了，春天來了；以上所有，僅供參考。
