我以前一直觉得，硬件设计越简单越好，能用一根线解决的问题，绝不加一颗电阻。所以刚转到这个新团队的时候，看到同事不管什么接口，只要是跟外面连的，哪怕是个慢悠悠的串口，都要加一块电平转换芯片，我就觉得挺浪费的。一块芯片好几块钱，板子面积也大了，这不是纯属堆料吗？
后来有一次加班调试，我负责的那块板子，FPGA的JTAG烧写口直接连到了调试器上。结果因为调试器那边的电压有点高，加上我手贱，带电插拔了几次，FPGA就彻底不工作了。查了半天，发现是JTAG的TCK引脚对地短路了，整个FPGA报废，一片好几百块，心疼得我直抽抽。
那之后我才开始琢磨，为什么经验老到的同事，连个UART这种低速接口都不肯用分压电阻，非要上专用芯片。他们不是不懂省钱，而是吃过亏，知道对外接口最怕的其实不是电平匹配，而是那些乱七八糟的意外。
比如现场工程师接错线，直接把12V怼到3.3V的引脚上，这种事儿在工厂里太常见了。要是没加转换芯片，主控芯片或者FPGA瞬间就烧了，换起来又贵又麻烦。但要是加了一块几块钱的转换芯片，就算烧了，换个芯片就行，成本低得多。还有热插拔，带电插拔连接器的时候，会有很大的电流浪涌，直接冲击芯片的输入脚，普通芯片根本扛不住，但电平转换芯片内部有专门的ESD防护和浪涌吸收结构，能扛住不少。
再说JTAG，它本身是高速信号，对波形要求高，可调试器那边的电压跟FPGA这边经常不一样，直接连就容易出问题。而且JTAG口是调试下载用的，频繁插拔，万一静电放电，或者调试器供电不稳，FPGA的JTAG缓冲器很脆弱，一坏就是整个芯片报废。加了电平转换芯片，等于给FPGA上了一道保险，就算烧写口被搞坏了，坏的也只是那个小芯片。
当然，也不是所有地方都要加。如果是同一块板子上两个芯片之间通信，电源域稳定，没有热插拔风险，那用0欧电阻直连，或者用MOS管搭个简单的双向电平转换电路，完全够用，还省钱。但只要是跟外部设备连接的接口，比如调试口、传感器接口、扩展板接口，最好还是加专用芯片，这钱花得值。
我现在明白了，所谓的“大道至简”和“稳健冗余”，不是谁对谁错，而是看场景。同事他们不是不懂精简，而是经历过太多“小概率”事故，知道用一颗小芯片的成本，换整个系统的高可靠性，其实很划算。硬件设计说到底就是在理想性能、成本和可靠性之间找平衡，有时候看似多余的东西，恰恰是工程师用经验换来的智慧。从那以后，我对外接口也开始老老实实加芯片了，再也不笑话同事了。
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