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硬件学习笔记--36 TTL、RS232、RS485相关介绍

article 2025/1/29 8:25:09

RS232、TTL、RS485是三种不同的电气标准和通信接口，它们各自具有独特的特点和应用场景。以下是这三者的主要区别：

一、定义与标准

TTL（Transistor-Transistor Logic）
- TTL是一种数字信号电平标准，由TTL器件产生，主要用于计算机处理器控制的设备内部的数据传输。
- TTL电平信号的高低电平以电源电压为基准，通常规定输出高电平大于2.4V（室温下一般为3.5V），输出低电平小于0.4V（室温下一般为0.2V）。
RS-232
- RS-232是一种串行通信接口标准，由美国电子工业协会（EIA）制定。
- 它规定了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的串行二进制数据交换接口的技术要求。
- RS-232接口的信号电平值较高，逻辑0对应+3V至+15V，逻辑1对应-15V至-3V，与TTL电平不兼容，需使用电平转换电路方能连接。
RS-485
- RS-485是隶属于OSI模型物理层的电气特性规定，为2线、半双工（也有全双工版本）平衡传输线多点通信的标准。
- 它采用差分传输方式，逻辑0对应-6V至-2V，逻辑1对应+2V至+6V，这里的电平指AB两线间的电压差。

二、通信方式

TTL
- TTL接口属于并行方式传输数据的接口，适用于短距离、高速率的数据传输。
- 在采用TTL接口的系统中，数据通过多条并行线路同时传输，提高了数据传输的效率。
RS-232
- RS-232接口支持全双工通信，即数据可以在两个方向上同时传输。
- 它通常使用接收线（RXD）、发送线（TXD）和信号地线（GND）三条信号线就能实现简单的全双工通信过程。
RS-485
- RS-485接口主要支持半双工通信方式，即数据可以在两个方向上传输，但同一时间只能在一个方向上传输。
- 半双工RS-485接口需要一个切换机制来控制数据的发送和接收。不过，也存在全双工版本的RS-485接口，它使用四根数据线分别用于发送和接收数据。

三、通信距离与速率

TTL
- 由于电压范围小，TTL接口的抗干扰能力较弱，传输距离不远。在9600波特率下，传输距离一般不超过15米。降低波特率可以延长传输距离，但这与电磁环境有关。
RS-232
- RS-232接口的传输距离相对TTL较远，但具体的传输距离取决于多种因素，如波特率、电缆质量等。在短距离通信时（如不超过12米），可以直接用电缆线连接标准RS-232端口。若距离较远，则需附加调制解调器（Modem）。
- RS-232接口的通信速率可达115.2kbps。
RS-485
- 由于采用差分传输方式，RS-485接口可以在有电子噪声的环境下进行长距离有效率的通信，适合在工业环境中使用。其传输距离可达1200米（具体距离取决于波特率、电缆质量等因素）。
- RS-485接口的通信速率同样可以达到115.2kbps。

四、应用场景

TTL
- TTL接口多用来驱动小尺寸（15英寸以下）或低分辨率的液晶面板。在笔记本电脑中也常使用TTL接口形式。此外，TTL接口还广泛应用于CPU、微控制器、数字信号处理和数字电路等设备之间的数据通讯。
RS-232
- RS-232接口广泛应用于各种需要串行通信的设备和系统中，如计算机、调制解调器、打印机等。它还常用于个人电脑、PLC和工控设备等场合。
RS-485
- RS-485接口因其长距离通信能力和多点通信能力而广泛应用于工业环境中，如工业自动化、智能楼宇、监控系统、仓储管理系统等需要远距离通讯的场合。

五、芯片应用电路举例（FT232R芯片）

FT232R芯片是由Future Technology Devices International Ltd.（FTDI）推出的一款高效且经济的USB转串口集成电路芯片，主要应用如下：

1.USB转uart接口，实际根据MCU的电源阈以及电平识别阈值，确认能否识别，该使用方式一般为大家常用的USB转TTL小板，与待调试的MCU uart口进行调试，以下原理相当于一个USB转TTL小板，通过串口调试助手发送相应的报文与MCU调试通信。

2.USB转232接口，根据以上介绍，有些接口为232接口，比如MCU如果对外通信时232接口的话，就需要一个232的芯片，把MCU的uart转换成232电平，实际上就是做一些电平转换，如Max232芯片、Max3232芯片等等，这些芯片就会将TTL转换为232电平，从而可以正常通信，以下原理为USB-TTL-232，实际上就是一系列的转换。