DesignPatternsPHP 实战：用 Fluent Interface 写出如自然语言般易读的 PHP 链式代码
2026/10/1 9:16:02
一个基于TI MAX3232EIDR芯片的 RS232 转 TTL（UART）电平转换小板子。
这个小板子虽然较为简单，但是还有不少新手需要参考，而且在画的过程中很容易把串口和芯片引脚的N、P绕晕，所以如果只图个方便或者想要学习借鉴，可以直接参考这个板子设计。工程仓库已放至文章底部。
由于博主图4层板走线方便，于是画了4层，实际上2层就够了。
它把 PC 或工业设备上常见的 RS232 串口（±3 V ~ ±15 V 双极性信号），转换成单片机 / 嵌入式设备常用的 TTL / UART 逻辑电平（0 V ~ VCC 单极性信号），也可以反向转换。体积小巧（约 40 mm × 26 mm），适合调试、刷机、工控通信等场景。
什么是 RS232 与 TTL？
RS232：用负电压表示逻辑「1」、正电压表示逻辑「0」，典型为 ±12 V，是 PC 传统串口（DB9）的电平标准。
TTL / UART：单片机、树莓派、STM32 等使用的单极性电平，0 V 表示逻辑「0」，VCC（3.3 V 或 5 V）表示逻辑「1」。
两者逻辑极性相反、电压幅度不同，不能直接相连，需要电平转换电路。
特性
核心芯片：TI MAX3232EIDR，SOIC-16 封装
供电范围宽：3.0 V ~ 5.5 V
双接口冗余：TTL 侧与 RS232 侧都同时提供2.54 mm 排针与XH254-4A 连接器，按需选用
板载电源拨动开关与电源指示灯
四角M3 安装孔，便于固定
尺寸：约40 mm × 25.9 mm
原理说明
电平标准对比
| 项目 | TTL / UART（本板 TTL 侧） | RS232（本板 RS232 侧） |
|---|---|---|
| 逻辑「0」（Space） | 0 V ~ 0.8 V（低） | +3 V ~ +15 V（正电压） |
| 逻辑「1」（Mark） | 2.0 V ~ VCC（高） | −3 V ~ −15 V（负电压） |
| 信号极性 | 单极性（只有正） | 双极性（有正有负） |
| 参考地 | GND | GND |
MAX3232 工作原理
MAX3232E 内部由三部分组成：双电荷泵（charge pump）、两个驱动器（driver）、两个接收器（receiver）。
电荷泵 —— 生成正负双电源
RS232 需要负电压，而模块只有一路正电源。MAX3232 内置电荷泵，配合 4 颗外部电容，把单路 VCC 变成两路：
倍压（doubler）：把 VCC 抬升到V+ ≈ +5.4 V；
反相（inverter）：把 V+ 反相得到V− ≈ −5.4 V。
最终得到满足 RS232 规范（±3 V ~ ±15 V）的±5.4 V双极性电源。
驱动器（DOUT）—— TTL → RS232
把 0~VCC 的 TTL 信号转成 ±5.4 V 的 RS232 信号，并且反相：
输入 DIN（TTL） 输出 DOUT（RS232） 低（0） 正电压（≈ +5.4 V） 高（1） 负电压（≈ −5.4 V） 接收器（ROUT）—— RS232 → TTL
把 ±5.4 V 的 RS232 信号转回 0~VCC 的 TTL 信号，同样反相。接收器内部自带标准 RS232 负载，输入悬空时输出为高（空闲时 TTL 侧 RX 为高电平，符合串口空闲状态）。
硬件规格
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 芯片 | MAX3232EIDR |
| 封装 | SOIC-16（9.9 mm × 3.91 mm） |
| 供电电压 VCC | 3.0 V ~ 5.5 V |
| 板子尺寸 | 约 40 mm × 25.9 mm |
| 安装孔 | 4 × M3 |
引脚定义与接口
TTL 侧标记为「USART」，RS232 侧标记为「RS232」。
TTL 侧（H1 排针 / U2 XH 连接器）
| 引脚 | 网络名 | 功能 | 方向 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | +5V_IN | 电源输入 | — | 接 5 V（或 3.3 V）电源正极 |
| 2 | GND | 地 | — | 公共地 |
| 3 | USART_N | TTLRX（接收） | 板子 → MCU | 接 MCU 的RX引脚 |
| 4 | USART_P | TTLTX（发送） | MCU → 板子 | 接 MCU 的TX引脚 |
RS232 侧（H2 排针 / U3 XH 连接器）
| 引脚 | 网络名 | 功能 | 方向 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | +5V | VCC（开关后） | — | 一般无需外接 |
| 2 | GND | 地 | — | 公共地 |
| 3 | RS232_N | RS232TX（发送） | 板子 → 远端 | 接远端 RS232 的RX |
| 4 | RS232_P | RS232RX（接收） | 远端 → 板子 | 接远端 RS232 的TX |
物料清单 BOM
| 位号 | 名称 / 参数 | 封装 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| U1 | MAX3232EIDR | SOIC-16 | 1 | RS232 收发器，LCSCC193666 |
| C2, C3, C4, C5 | 0.1 µF 电容（CL05B104KO5NNNC） | 0402 | 4 | 电荷泵电容 |
| C6, C7, C12 | 0.1 µF 电容（CL05B104KO5NNNC） | 0402 | 3 | VCC 去耦 |
| C1 | 0.1 µF 电容（CL05B104KO5NNNC） | 0402 | 1 | 输入去耦 |
| C8 | 10 µF 电容（CL21A106KOQNNNE） | 0805 | 1 | 输入储能 |
| C9, C11 | 10 µF 电容（CL21A106KOQNNNE） | 0805 | 2 | VCC 储能 |
| C13 | 10 µF / 16 V 电解电容（KM106M016D11RR0VH2FP0） | 直插 5×11 mm | 1 | VCC 储能 |
| R2 | 2 kΩ 电阻 | 0603 | 1 | LED 限流 |
| LED1 | 红色 LED | 0603 | 1 | 电源指示 |
| U5 | 拨动开关（SS12D10G5-WJ） | 直插 | 1 | 电源开关 |
| H1, H2 | 2.54 mm 排针 1×4P | 直插 | 2 | 双端排针 |
| U2, U3 | XH-4A 连接器（2.5 mm） | 直插 | 2 | 双端线对板 |
项目文件
| 文件 | 说明 |
|---|---|
OPS_RS232-USART.eprj2 | 嘉立创 EDA（专业版）工程文件，含原理图与 PCB |
C193666_RS232芯片_MAX3232EIDR_规格书_WJ313904.PDF | MAX3232EIDR 数据手册 |
使用嘉立创 EDA 专业版打开OPS_RS232-USART.eprj2即可查看原理图、PCB 与布线。
注意事项
本板只引出一路收发（MAX3232 的通道 2），通道 1 悬空。
板载 LED 指示的是输入电源是否接通，与拨动开关状态无关。
参考
TI MAX3232E 数据手册（SLLS664D）
TIA/EIA-232-F 标准
仓库链接：
https://github.com/Nomkr/RS232-TTL-Voltage-Level-Conversion-Module