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一文读懂串口及各种电平信号含义
2022-04-23 15:47:00 【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
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