CN109739801A - 一种mcu芯片与soc芯片之间的串口电平转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，选用MCU芯片与SOC芯片原有的电路元件，在输出端芯片上设置设于输出端芯片的输出端控制器与输出端芯片的电平输出端之间的开关电路，在输入端芯片上设置设于输入端芯片的芯片电源连接与输入端芯片的电平输入端之间的上拉电阻，通过输出端控制器控制开关电路的通断来控制电平输出端的接地与否，进而控制电平输出端的输出电平。相比于现有技术，无需增加用于电平转换的外围电路，只需利用芯片原有的元件连接成电平转换电路即可，从而大大节约了系统空间，降低了电子器件的成本。本发明还公开了一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法及电子设备，具有上述有益效果。

Description

一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路、串口电平转换方法及电子设备。

背景技术

微控制单元MCU和系统级芯片SOC是电子器件中常见的芯片，当MCU芯片需要与SOC芯片进行串口通信时，由于MCU芯片的端口逻辑1电平为5V，SOC芯片的端口逻辑1电平为3.3V，由于两者电平不匹配，如果串口直接相连，MCU芯片输出的高电平电压5V会对SOC芯片的接口造成过流危害，而SOC芯片输出的高电平输入MCU芯片时，低于芯片设计的高电平输入电压标准，会造成MCU芯片输入检测高电平错误，所以需要解决两种电平的转换问题。目前常用的方法是在MCU芯片的串口和SOC芯片的串口之间设置电平转换电路，然而随着设备精简化的要求，增设电平转换电路既占用较大空间，又抬高了电子器件的成本。

因此，如何简化MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路、串口电平转换方法及电子设备，简化了现有技术中MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，降低了电子器件的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，包括设于输出端芯片的开关电路、输出端控制器，以及设于输入端芯片的上拉电阻、芯片电源；

所述开关电路的第一端与所述输出端控制器连接，所述开关电路的第二端与所述输出端芯片的电平输出端连接，所述开关电路的第三端接地；

所述上拉电阻的第一端与所述芯片电源连接，所述上拉电阻的第二端与所述输入端芯片的电平输入端连接，所述上拉电阻的第二端还与所述输入端芯片的输入端控制器连接；

所述输出端芯片的电平输出端与所述输入端芯片的电平输入端连接；

所述输出端控制器通过控制所述开关电路的通断来控制所述电平输出端的接地与否，进而控制所述电平输入端的输入电平；

其中，所述输出端芯片为MCU芯片，所述输入端芯片为SOC芯片；和/或，所述输出端芯片为所述SOC芯片，所述输入端芯片为所述MCU芯片。

可选的，所述开关电路具体包括MOS管，其中，所述MOS管的漏极与所述输出端芯片的电平输出端连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述输出端控制器连接。

可选的，所述上拉电阻的阻值具体为1kΩ-10kΩ。

可选的，还包括：

设于所述输出端芯片的电平输出端与所述输入端芯片的电平输入端之间的电阻。

可选的，所述电阻的阻值具体为100Ω。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种电子设备，包括MCU芯片和SOC芯片，还包括上述任意一项所述的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法，基于上述任意一项所述的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，包括：

输出端芯片的输出端控制器接收到输出高电平的指令时，控制所述输出端芯片的开关电路断开；

所述输出端控制器接收到输出低电平的指令时，控制所述开关电路导通。

本发明所提供的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，选用MCU芯片与SOC芯片原有的电路元件，在输出端芯片上设置设于输出端芯片的输出端控制器与输出端芯片的电平输出端之间的开关电路，在输入端芯片上设置设于输入端芯片的芯片电源连接与输入端芯片的电平输入端之间的上拉电阻，通过输出端控制器控制开关电路的通断来控制电平输出端的接地与否，进而控制电平输出端的输出电平。当输出端芯片要输出低电平时，输出端控制器控制开关电路使电平输出端接地，从而使电平输入端输入低电平；当输出端芯片要输出高电平时，输出端控制器控制开关电路使电平输出端不接地，从而使电平输入端处于外接高阻抗状态，通过上拉电阻将输入电平控制在输入端芯片的适配高电平，从而实现了电平不适配的输入端芯片与输出端芯片之间的串口电平转换。相比于现有技术，在MCU芯片与SOC芯片之间需要通信时，无需增加用于电平转换的外围电路，只需利用MCU芯片与SOC芯片原有的元件连接成电平转换电路即可，从而大大节约了系统空间，降低了电子器件的成本。本发明还提供一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法及电子设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路的电路图；

图2为本发明实施例提供的第二种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路的电路图；

图3为本发明实施例提供的第三种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路的电路图；

图4为本发明实施例提供的一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路、串口电平转换方法及电子设备，简化了现有技术中MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，降低了电子器件的成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的第一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路的电路图；图2为本发明实施例提供的第二种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路的电路图。

如图1所示，MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路包括设于输出端芯片1的开关电路10、输出端控制器11，以及设于输入端芯片2的上拉电阻R1、芯片电源Vcc；

开关电路10的第一端与输出端控制器11连接，开关电路10的第二端与输出端芯片1的电平输出端Tx连接，开关电路10的第三端接地；

上拉电阻R1的第一端与芯片电源Vcc连接，上拉电阻R1的第二端与输入端芯片2的电平输入端Rx连接，上拉电阻R1的第二端还与输入端芯片2的输入端控制器20连接；

输出端芯片1的电平输出端Tx与输入端芯片2的电平输入端Rx连接；

输出端控制器11通过控制开关电路10的通断来控制电平输出端Tx的接地与否，进而控制电平输入端Rx的输入电平；

其中，输出端芯片1为MCU芯片，输入端芯片2为SOC芯片；和/或，输出端芯片1为SOC芯片，输入端芯片2为MCU芯片。

需要说明的是，本发明实施例提供的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，既可以应用于MCU芯片向SOC芯片输出电平时的串口电平转换，也可以应用于SOC芯片向MCU芯片输出电平时的串口电平转换，还可以应用于MCU芯片与SOC芯片互为输出端芯片和输入端芯片时的串口电平转换。输出端控制器11可以采用输出端芯片1原有的控制器，输入端控制器20也可以采用输入端芯片2原有的控制器，当MCU芯片与SOC芯片互换输入输出位置时，相应的控制器属性也可以在输出端控制器11和输入端控制器20之间互换。

如图2所示，开关电路10具体可以包括MOS管Q1，其中，MOS管Q1的漏极与输出端芯片1的电平输出端Tx连接，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的栅极与输出端控制器11连接。

在具体实施中，MOS管Q1采用N沟道增强型MOS管。上拉电阻R1可以选用的阻值在1kΩ-10kΩ之间的电阻。

本发明实施例提供的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，选用MCU芯片与SOC芯片原有的电路元件，在输出端芯片上设置设于输出端芯片的输出端控制器与输出端芯片的电平输出端之间的开关电路，在输入端芯片上设置设于输入端芯片的芯片电源连接与输入端芯片的电平输入端之间的上拉电阻，通过输出端控制器控制开关电路的通断来控制电平输出端的接地与否，进而控制电平输出端的输出电平。当输出端芯片要输出低电平时，输出端控制器控制开关电路使电平输出端接地，从而使电平输入端输入低电平；当输出端芯片要输出高电平时，输出端控制器控制开关电路使电平输出端不接地，从而使电平输入端处于外接高阻抗状态，通过上拉电阻将输入电平控制在输入端芯片的适配高电平，从而实现了电平不适配的输入端芯片与输出端芯片之间的串口电平转换。相比于现有技术，在MCU芯片与SOC芯片之间需要通信时，无需增加用于电平转换的外围电路，只需利用MCU芯片与SOC芯片原有的元件连接成电平转换电路即可，从而大大节约了系统空间，降低了电子器件的成本。

图3为本发明实施例提供的第三种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路的电路图。如图3所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路还包括：

设于输出端芯片1的电平输出端Tx与输入端芯片2的电平输入端Rx之间的电阻R2。

由于输出端芯片1的电平输出端Tx与输入端芯片2的电平输入端Rx直接连接可能会造成电流过大损坏输入端芯片2，如当MCU芯片为输入端芯片1，SOC芯片为输入端芯片2时，可能会因为引脚误配置造成5V高电平直接输出到SOC芯片的电平输入端Rx，损坏SOC芯片。为避免这种情况，可以在输出端芯片1的电平输出端Tx与输入端芯片2的电平输入端Rx之间设置用于限流和抗干扰的电阻R2。

在具体实施中，电阻R2的阻值应远小于上拉电阻R1，具体可以采用阻值为100Ω的电阻，或小于100Ω的电阻。

本发明实施例提供的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，在上述实施例的基础上，还包括设于输出端芯片的电平输出端与输入端芯片的电平输入端之间的电阻，用于在电路配置错误时避免输出端芯片的电平高于输入端芯片时造成输入电流过大损坏输入端芯片，起到限流和抗干扰作用，提高了串口电平转换电路的安全性，进一步保障了MCU芯片与SOC芯片的安全工作。

上文详述了MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了包括上述电路的电子设备，该电子设备包括MCU芯片和SOC芯片，还包括上述任意一项所述的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路。

由于电子设备部分的实施例与电路部分的实施例相互对应，因此电子设备部分的实施例请参见电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

上文详述了MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述电路对应的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法。

图4为本发明实施例提供的一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法的流程图。如图4所示，基于上述任意一项实施提供的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法包括：

S401：输出端芯片的输出端控制器接收到输出高电平的指令时，控制输出端芯片的开关电路断开；

S402：输出端控制器接收到输出低电平的指令时，控制开关电路导通。

这里的输出低电平的指令和输出高电平的指令，可以是外部输入输出端控制器的指令，也可以是输出端控制器内部逻辑运算后得到的指令。

由于方法部分的实施例与电路部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参见电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电路、方法及电子设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

以上对本发明所提供的一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路、串口电平转换方法及电子设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (7)

1.一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，其特征在于，包括设于输出端芯片的开关电路、输出端控制器，以及设于输入端芯片的上拉电阻、芯片电源；

所述开关电路的第一端与所述输出端控制器连接，所述开关电路的第二端与所述输出端芯片的电平输出端连接，所述开关电路的第三端接地；

所述上拉电阻的第一端与所述芯片电源连接，所述上拉电阻的第二端与所述输入端芯片的电平输入端连接，所述上拉电阻的第二端还与所述输入端芯片的输入端控制器连接；

所述输出端芯片的电平输出端与所述输入端芯片的电平输入端连接；

所述输出端控制器通过控制所述开关电路的通断来控制所述电平输出端的接地与否，进而控制所述电平输入端的输入电平；

其中，所述输出端芯片为MCU芯片，所述输入端芯片为SOC芯片；和/或，所述输出端芯片为所述SOC芯片，所述输入端芯片为所述MCU芯片。

2.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述开关电路具体包括MOS管，其中，所述MOS管的漏极与所述输出端芯片的电平输出端连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述输出端控制器连接。

3.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述上拉电阻的阻值具体为1kΩ-10kΩ。

4.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于，还包括：

设于所述输出端芯片的电平输出端与所述输入端芯片的电平输入端之间的电阻。

5.根据权利要求4所述的串口电平转换电路，其特征在于，所述电阻的阻值具体为100Ω。

6.一种电子设备，其特征在于，包括MCU芯片和SOC芯片，还包括权利要求1至5任意一项所述的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路。

7.一种MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换方法，其特征在于，基于权利要求1至5任意一项所述的MCU芯片与SOC芯片之间的串口电平转换电路，包括：

输出端芯片的输出端控制器接收到输出高电平的指令时，控制所述输出端芯片的开关电路断开；

所述输出端控制器接收到输出低电平的指令时，控制所述开关电路导通。