改造CH340 USB轉串口線使之適合3.3V單片機的方法

ID:63113 · 發表于 2023-11-18 22:00

一、存在的問題
USB串口線是常見的用于電腦與單片機之間進行通信的設備。
現在市面上常見的USB轉串口線有CH340串口線。這種串口線是電腦的USB口供電的，電腦的USB輸出的電源一般是5V的，那么USB信號轉換出來的串口電平一般也是5V的。

如果這種電平接到3.3V的單片機，可能會造成單片機的損壞，那么有沒有辦法使這種串口線適合3.3V電壓的單片機使用呢？
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二、將串口線改造到3.3V的方法
先看一個CH340的參考電路：

圖 2中，CH340的5#和6#引腳分別接UBS接口的D+和D-引腳，16#和1#接了USB接口的電源引腳。2#和3#分別是轉換后的串口收（TXD）發（RXD）引腳。如果CH340的16#和1#接入了5V電源，那么相應的TXD和RXD也是5V電平的。這個直接接3.3V單片機存在損壞的風險。
再看一下CH340手冊上的描述：
CH340 芯片支持 5V 電源電壓或者 3.3V 電源電壓。當使用 5V 工作電壓時，CH340 芯片的 VCC 引腳輸入外部 5V 電源，并且 V3 引腳應該外接容量為 0.1uF 的電源退耦電容。當使用 3.3V 工作電壓時，CH340 芯片的 V3 引腳應該與 VCC 引腳相連接，同時輸入外部的 3.3V 電源，并且與 CH340 芯片相連接的其它電路的工作電壓不能超過 3.3V。
可知CH340其實在3.3V和5V電壓上都是可以工作的，只是接到電腦USB口的時候就使用了5V電平。
再看看CH340的電氣參數：

對于3.3V單片機來說，單片機的TXD引腳是輸出引腳，需對應CH340的輸入，這個無影響不需要修改。因為對于CH340輸入來說，低于0.7V被判斷為低電平，高于2.0V被判斷為高電平，3.3V單片機的串口輸出電平的范圍能夠覆蓋這個區間。
3.3V單片機的RXD引腳是輸入引腳，需對應CH340的輸出，CH340的輸出的高電平對應的電壓最小為（VCC-0.5），如果CH340電源接的是5V，那么輸出的高電平最小為4.5V，顯然不適合直接接到3.3V的單片機上。
那么，如果對應CH340的輸出，就需要降壓處理。
降壓最直接的辦法就是串一個電阻（R），那么多大電阻呢？
由圖 3可知，CH340的高電平輸出電流約為3mA，那么根據歐姆定律，電流乘以電阻等于電壓（5V降到3.3V的電壓差），得出算式3×10-3×R=(5-3.3)V，求得R≈560Ω。