從TTL到RS485，掌握串口通信的傳輸距離

一、概述

可能有很多讀者都還不知道 TTL、RS232、485 到底是什么，本節(jié)簡單概述一下它們究竟都是什么？

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TTL電平

TTL：Transistor Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯電平。比如：0V代表邏輯低電平，5V代表邏輯高電平。像STM32單片機(jī)串口引腳輸出的邏輯高電平就是3.3V。你可能會問：什么是邏輯電平？邏輯電平是特定電壓或可以存在信號的狀態(tài)，通常為“0/1” 或 “開/關(guān)” 或 “ON/OFF” 或 “LOW / HIGH”等。

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，邏輯高電平的電壓也是越來越低，比如DDR5內(nèi)存的供電電壓才1.1V。

這一章節(jié)相關(guān)的內(nèi)容，以下這篇文章：邏輯電平0和1的世界

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RS232

RS232，也簡稱232，全稱EIA-RS-232。EIA：Electronic Industry Association，美國電子工業(yè)協(xié)會。RS：Recommended Standard，代表推薦標(biāo)準(zhǔn)。232：代表標(biāo)識號。RS232有多個版本，比如：RS232A、RS232B、RS232C···F等，目前常用的是RS-232C。RS232最初是用于調(diào)制解調(diào)器，因此它的引腳定義和調(diào)制解調(diào)器傳輸有關(guān)。RS232早期使用25針連接器（DB25）比較多，早期打印機(jī)、傳真機(jī)這些設(shè)備用的比較多，現(xiàn)在很少用了。

現(xiàn)在通常是DB9，相信大家都不陌生，但我們大部分時候只用到了2、3、5腳。

DB9在很多電腦后面板上都還保留有，即便后面板沒有，在主板上也留有DB9接口。

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RS485

RS485 可以說是在RS232的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，目的是為了“增加抗干擾能力和信號傳輸距離”。RS232采用電壓來代表邏輯高低電平，比如：±15電壓。而RS485采用差分電壓，也就是兩根信號線（A、B）上的電壓差來代表邏輯高低電平。RS232支持全雙工通信，而RS485是半雙工通信。

二、傳輸距離

在大學(xué)的時候，可能老師會告訴你：RS22傳輸距離為15米?；蛘?，你在某些書籍上看到RS485傳輸距離為1200米。通信傳輸距離與很多因素有關(guān)，實(shí)際和理論還是有很大差異，在某些情況下，RS485傳輸500米可能都有問題。
通信傳輸距離與通訊方式、波特率、連接線、干擾等眾多因素有關(guān)，這里結(jié)合串口（UART）通信來簡單說下這幾個問題。

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通訊方式

這里說的通訊方式，指的就是標(biāo)題中“TTL、RS232、485”等不同的通訊方式。正常情況下，通訊距離：TTL < RS232?

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波特率

波特率，1波特即指每秒傳輸1個符號。波特（Baud，單位符號：Bd）你可以理解為傳輸信號的快慢，比如：串口9600bps。波特率越高，頻率就越高，同等條件下，傳輸?shù)木嚯x就更短。
串口的波特率可以做到很高，比如：115200bps，但以這種波特率通過RS232傳輸，可能傳輸10米就存在問題。

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連接線

連接線也是一個關(guān)鍵因素，連接線材料（銅、鋁、鐵）、粗細(xì)、是否帶有屏蔽等都會影響傳輸信號的距離。可能干凈的環(huán)境（比如實(shí)驗(yàn)室、辦公室）都還看不出差異，你在復(fù)雜的點(diǎn)環(huán)境（比如工廠，特別是大型機(jī)械設(shè)備比價多的環(huán)境下）就能感受出差異了。
所以，RS458使用差分信號，雙絞線，好點(diǎn)的帶有屏蔽的線，在工業(yè)環(huán)境就顯優(yōu)勢了。

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干擾因素

做過工業(yè)產(chǎn)品的人都知道，不但EMC要求高，對于通信的要求也高。旁邊一個臺大型設(shè)備突然啟動，很有可能讓你的通信失敗（或者芯片復(fù)位、死機(jī)等）。你以為485能傳輸1200米，可能工廠內(nèi)200米通信都還會失敗。綜合以上，要增加傳輸距離、又要保證傳輸信號的穩(wěn)定，通常要做到盡量遠(yuǎn)離干擾源（大型機(jī)械設(shè)備）、增加屏蔽措施、降低傳輸速率（波特率）等。