TTLシリアルはどのように機能しますか？

私はTTLシリアル「標準」の良い説明をあまり運なしに見つけようとしてきました。シリアル送信（TX）および受信（RX）ラインはアイドル状態（VCC）であり、ビットが送信されるとグランドに落ちることを理解しています。そのため、「1」が高く、「0」が低い標準から反転しています。

私が理解していないのは、誰が回線を高く保持する責任があり、ゼロがどのように送信されるかです。送信者は回線を高低に駆動しますか？または、レシーバーはラインをハイに保ち、センダーはラインをローに維持しますか（オープンコレクター）？

TTLシリアルには、2つの単方向データ回線があります。それぞれは、高低両方の送信者によって駆動されます。0ビットは0V、1ビットはVCCで表されます。

レシーバーのピンは入力に設定する必要があります。

そのため、マイクロコントローラーがバイトを送信するには（8-N-1フロー制御なし）、次のようなことができます。

#define BAUDRATE 9600
#define DELAY (SYS_CLK/BAUDRATE)

#define UART_BITBANG_OFF     UART_BITBANG_PORT |= _BV(UART_BITBANG_PIN)
#define UART_BITBANG_ON      UART_BITBANG_PORT &= ~ _BV(UART_BITBANG_PIN)

#define UART_BITBANG_BIT(bit) {if (bit) UART_BITBANG_ON; else UART_BITBANG_OFF; _delay_us(DELAY);}

void uart_bitbang_init(void)
{
    UART_BITBANG_DDR &= ~ _BV(UART_BITBANG_PIN);        // TX output
}

void uart_bitbang_putc(uint8_t c)
{
    UART_BITBANG_BIT(1)
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x1) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x2) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x4) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x8) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x10) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x20) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x40) == 0);
    UART_BITBANG_BIT((c & 0x80) == 0);
    UART_BITBANG_BIT(0);
}

（このコードは、元々反転TTLシリアル用であったため、少し逆読みします）

もちろん、ほとんどのMCUにはこれをすべて行うハードウェアUARTがあります。

スコープに表示されるものは次のとおりです。

https://www.pololu.com/docs/0J25/4.a

シリアルを説明するladyadaからの素晴らしいビデオ：http ://www.adafruit.com/blog/2010/09/15/usb-serial-and-you-video-an-adafruit-after-school-special/

あまり多くの言葉で言うことはありませんが、「アイドルハイ」はUARTを意味することを示唆しています。UARTは、ユビキタスではあるが日付の古いMAX232のように、ライントランシーバーに接続されたポイントツーポイントです（現在、はるかに優れたソリューションがあります）。マイクロコントローラーとトランシーバー間の回線も短くなります。ブリッジする距離がある場合は、トランシーバー間です。
コントローラーの出力はプッシュプルです。

P-MOSFETは高レベルを提供し、N-MOSFETは低レベルを提供します。それらの1つがアクティブであるか、回線レベルがフロートして未定義（またはトランシーバーの負荷によって定義）になる必要があります。どちらもある程度の電流をソース/シンクすることができ、ラインをレールに引き寄せるので、信号形状はほぼ理想的です。
あなたの質問のように、それが本当にTTLである場合、これは異なります（マイクロコントローラはHCMOSです）。TTL出力は非常に非対称です。通常、わずか0.4mAの電流しか供給できません。シンク電流は8mAでOKです。ラインの静電容量が大きく高速の場合、低ソース電流が問題になることがあります。駆動電流が小さいということは、静電容量が比較的ゆっくりと充電されるだけで、立ち上がりエッジが遅くなり、高速では深刻な信号歪みが発生する可能性があることを意味します。TTLはこれには使用されません。

あなたの質問は、複数のデバイスが会話できるマルチドロップ回線にも言及しています。その場合、プッシュプル出力を使用できません。あるデバイスがラインをハイに駆動し、別のデバイスがラインをローに駆動すると、短絡が発生します。マルチドロップラインは、ほとんどの場合、プルアップ抵抗を使用してラインをアイドル状態に保ちます。次に、ラインを駆動する必要があるのは低レベルのみであり、プッシュプル出力の代わりに、N-MOSFETだけでオープンドレインができます。ラインは非対称に駆動されるようになりました。プルアップ抵抗はわずかな電流しか供給できませんが、プルダウンFETはラインを高速でグランドに駆動できます。したがって、高速マルチドロップラインでは、プルアップ抵抗に制限があります。例はI2Cです。