串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?

雨飞工作室 2026-11-14 16:19
一、串口如何实现一主多从
有时候电路上需要实现一主多从时,通常用到的通讯协议通常是SPI,IIC或者说是RS485这种总线形式的。尤其是IIC,更是板内通信最为简单便捷的,仅需两根线即可实现总线。但是,有时候由于一些原因不得不让串口实现一主多从这种总线设计。比如板内主MCU只有一个串口,但是想使用这一个串口与另外两个MCU通讯。常规的串口只可以一对一发送,即主机RX连到从机TX,主机TX连到从机RX实现通讯;那么一主多从如何实现呢?
串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图1

电路实现:主机的TX可以同时连接多个从机的RX,即主机发送类似广播形式,每个从机都可以接收到主机发送的信息(发送的信息里要包含从机信息,这样从机才知道主机是否是想和自己通讯)。

串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图2

因为串口空闲为高电平,低电平为数据/起始位,所以从机发送只需要通过使用二极管搭建与门,将两个从机的TX进行与逻辑运算。这样从机1发送的时候,由于从机2处于发送空闲状态(输出1),那么从机2不会干涉从机1的发送信息。

串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图3
同理,也可以使用集成的逻辑门,例如SGM7SZ08这种双输入与门也是可以实现相同的效果。电路图如下:
串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图4
二、TTL串口防倒灌电设计

在实际应用中,当串口芯片与主控IC譬如MCU等器件一同使用时,如果串口直连的双方器件有一方不需要供电工作时,要注意一方电流对另一方电流的倒灌导致未供电的芯片继续工作的情况(这种情况也可能会造成芯片工作异常,系统紊乱),或者是在MCU通过串口下载代码的场景中,当MCU需要复位以实现下载时,发现复位不成功,可能也是由于该原因造成的。以下是一些常见的TTL串口防倒灌电设计方法:


1.独立供电时的防倒灌设计

1)二极管隔离:在串口的发送引脚TXD上串联一个反向二极管,如1N4148,然后再连接到对端IC。当本端发送数据时,发送高电平时二极管截止,对端RXD默认上拉为高电平,不会影响采样;而发送低电平时二极管导通,对端RXD能够接收到低电平,从而实现正常通讯,同时防止了本端TXD发送引脚将电流倒灌到对端IC。
串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图5
当RXD侧器件无电,采用二极管隔断TXD引脚的对外输出电流。当RXD侧器件通电时,TXD默认输出高电平,RXD默认为上拉高电平,此时二极管不导通;当TXD输出低电平,低电平期间二极管导通,RXD接收到低电平。注:若RXD的内部结构非上拉输入,则还需要在RXD端增加上拉电阻以保持默认的空闲高电平状态。
2)限流电阻:在串口的接收引脚RXD上串联一个限流电阻,限制对端IC对本端的上拉电流,防止倒灌电流过大导致芯片工作异常甚至出现闩锁效应。该电阻的阻值可根据具体芯片的电气特性和实际应用场景进行选择
串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图6

当TXD侧器件无电,二者之间串联电阻限流,可减小RXD引脚对外的上拉电流。注:因RXD脚为输入脚,只能被动接收信号,因此不能采用二极管方案。


3)NMOS管隔离:使用NMOS管进行隔离,将RXD连接NMOS的D极,VCC连接NMOS的G极,TXD连接NMOS的S极。当TXD侧器件无电时,NMOS不导通,RXD和TXD之间未导通;当TXD侧器件通电,驱动TXD为高电平时,NMOS不导通,RXD保持默认高电平,TXD为低电平时,NMOS导通,RXD和TXD直连被下拉为低电平,从而实现了对RXD对外上拉电流的完全隔离.
串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图7

使用NMOS管可以完全隔离RXD对外的上拉电流,工作原理为:RXD连接NMOS的D极,VCC连接NMOS的G极,TXD连接NMOS的S极。当TXD侧器件无电,NMOS不导通,RXD和TXD之间未导通;当TXD侧器件通电,驱动TXD为高电平时,NMOS不导通,RXD保持默认高电平;TXD为低电平时,NMOS导通,RXD和TXD直连被下拉为低电平。


2.此外,也有的串口类芯片,自身就带防止倒灌电的功能,如下图的CH340K芯片:

串口如何实现一主多从?TTL串口防倒灌电如何设计?图8

关于科技区角:国内科技展会垂直内容策划服务商,提供从论坛内容全案策划、会展市场化IP打造到精准专业观众一站式邀约服务,以产业内容吸引高质量B端人群,打通展会从议题设计、演讲嘉宾邀约、宣传预热、精准邀观到供需对接全链路。
声明:内容取材于网络,仅代表作者观点,如有内容违规问题,请联系处理。
more
独家丨关键芯片材料,大缺货,持续到2030!
北京发布具身智能产业三年行动方案,点名支持国内RISC-V芯片
英飞凌预计2027财年营收200亿欧元;日本Rapidus 2纳米芯片因良率问题量产推迟
开盘破发,深圳存储芯片公司在港上市
75亿美元英伟达芯片去向成谜,Megaspeed聘请美国律所全面盘点GPU库存
汽车芯片,迎来短缺潮?
优必选造芯片,把目标对准了英伟达Thor
芯片Chiplet互连进入4.0时代
国产AI芯片集体大涨:寒武纪、摩尔线程、沐曦背后,谁真正跨过了商业化门槛?
192线激光雷达+地平线征程6H芯片,续航里程520km,10多万买SUV你会选它吗?
Copyright © 2025-成都区角科技有限公司
蜀ICP备2025143415号-1
  
川公网安备51015602001305号