一文读懂串口及各种电平信号含义

Posted 2022-04-23 ZONG_XP

0 背景

做嵌入式开发或硬件开发的同学，一定常听到 RS232、RS485、TTL 等概念，如果对这些概念不清楚，使用起来就会有问题，本文对这些概念的含义进行介绍（看下图有没有绕晕）

1 串口

首先要明确，串口、COM 口是指硬件接口形式，而 TTL、RS-232、RS-485 是指电平信号

1.1 UART 接口

通用异步收发器（UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter），UART是串口收发的逻辑电路，这部分可以独立成芯片，也可以作为模块嵌入到其他芯片里，单片机、SOC、PC里都会有UART模块。

UART有 4 个pin（VCC、GND、RX、TX），用的是 TTL 电平，低电平为0（0V），高电平为1（3.3V或以上）。 

1.2 COM 口

COM 口即串行通讯端口，简称串口，一般常见 D 型 9 针插头，这种接口的协议只有两种：RS-232 和 RS-485。不会是 TTL 电平的。一般只接出 RXD、TXD，外加 GND。

1.3 USB 口

通用串行总线，和串口完全是两个概念。虽然也是串行方式通信，但由于USB的通信时序和信号电平都和串口完全不同，因此和串口没有任何关系。USB是高速的通信接口，用于PC连接各种外设，U盘、键鼠、移动硬盘、当然也包括"USB转串口"的模块。（USB转串口模块，就是USB接口的UART模块）

2 TTL

TTL电平：全双工（逻辑1：2.4V ~ 5V，逻辑0：0V ~ 0.5V）

连接方式

电平表示

3 RS232

是电子工业协会制定的异步传输标准接口，同时对应着电平标准和通信协议（时序），其电平标准：+3V ~ +15V对应0，-3V ~ -15V对应1。RS232的逻辑电平和TTL不一样但是协议一样。RS-232适合本地设备之间的通信，传输距离一般不超过20m。RS-232只允许一对一通信。

RS-232电平：全双工（逻辑1：-15V ~ -3V，逻辑0：+3V ~ +15V）

连线图

电平表示

4 RS485

RS485是一种串口接口标准，为了长距离传输采用差分方式传输，传输的是差分信号，抗干扰能力比RS232强很多。两线压差为-(2~6)V表示0，两线压差为+(2~6)V表示1。RS-485的传输距离为几十米到上千米。RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。

RS-485：半双工、（逻辑1：+2V ~ +6V，逻辑0：-6V ~ -2V）这里的电平指AB两线间的电压差。

连线图

电平表示

5 转化芯片

5.1 USB 转 TTL

PL2303、CP2102芯片是USB转TTL串口的芯片，用USB来扩展串口（TTL电平）。USB转TTL串口如下图：

5.2  TTL 与 RS-232 互转

MAX232芯片是TTL电平与RS232电平的专用双向转换芯片，可以TTL转RS-232，也可以RS-232转TTL。如下图：

参考

串口 、TTL、232、485区别_IOT-SYM的博客-CSDN博客_232 485区别

串口、COM口、UART口, TTL、RS-232、RS-485区别详解_电平