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[嵌入式]串口、COM、UART、TTL、RS232(485)区别详解

串口、COM、UART、TTL、RS232(485)区别详解

引言

调试测试时,往往会遇到各式各样的接口、转接板,感觉对它们似懂非懂,知其形而不解其意;这里主要是对串口、COM口、UART口、TTL、RS-232、RS-485作详细说明。
串口、UART口、COM口、USB口是指的物理接口形式(硬件);TTL、RS232、RS485是指的电平标准(电信号)

串口

串口的通信方式有两种:串行通信和并行通信

  • 串行通信:数据的每一位,在相同的一根数据线上,按照顺序逐位传输;
  • 并行通信:数据的每一位同时在多根数据线上传输。

串口是一个泛称,UART、TTL、RS232、RS485都遵循类似的通信时序协议,因此都被称为串口。

UART

  • UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),即通用异步收发器,UART是串口收发的逻辑电路。可以独立作为芯片,也可以作为模块嵌入到其他芯片中;单片机、SOC、PC都有UART模块;
  • 发送端的UART将来自控制设备(如CPU)的并行数据转换为串行数据,以串行方式将其发送到接收端的UART,然后由接收端的UART将串行数据转换为并行数据以用于接收设备的正常处理。

COM

COM口,(cluster communication port);COM口,即串行通信接口,简称串口。PC机上的COM口,一般为DB9的九针接口,最大速率115200bps。

波特率115200bps,即每秒传输115200bit数据,由于每一帧数据包含了起始位最少1bit,停止位最少1bit,校验位最少0bit,所以串口传输1字节数据,至少耗费10bit,所以实际每秒传输字节数为11520Byte,在现实使用过程中,又往往达不到这个值。

USB

USB(Universal Serial Bus);即通用串行总线;是一个外部总线标准。其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,其通信主要靠D+,D-两条数据线构成的差分线来进行数据传输。USB有二种传输速率,第一种是全速模式,第二种则是低速模式;USB并且可以支持热插拔,并且USB2.0传输速度可达60MB/S,USB3.0的传输速度可达5Gb/s,USB3.1传输速度可达10Gb/s,但是实际使用时,达不到这么高的速度。

UART与USB同样是异步传输模式,同样是四根线,为啥USB比UART的速度会快那么多呢?

  • UART是三根线,Tx、Tx、GND,不是四根线(相关联络信号线除外)。
  • USB是D+、D-,用的是差分线,这样的话可以支持的速率更高(因为抗干扰性强),usb3.0标准可以达到5Gbps(理论上)。
  • UART标准比USB早很多,当时的技术只能支持低速传输。

TTL

TTL指双极型三极管逻辑电路,市面上很多“USB转TTL”模块,实际上是“USB转TTL电平的串口”模块。这种信号0对应0V,1对应3.3V或者5V。与单片机、SOC的IO电平兼容。不过实际也不一定是TTL电平,因为现在大部分数字逻辑都是CMOS工艺做的,只是沿用了TTL的说法。我们进行串口通信的时候从单片机直接出来的基本是都是 TTL 电平。
TTL电平:全双工(逻辑1: 2.4V–5V 逻辑0: 0V–0.5V)

硬件框图如下,TTL用于两个MCU间通信
在这里插入图片描述
0’和‘1’表示
在这里插入图片描述

RS232

RS232是电子工业协会(Electronic Industries Association,EIA) 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电平:全双工(逻辑1:-15V–5V 逻辑0:+3V–+15V)
硬件框图如下,TTL用于MCU与PC机之间通信
在这里插入图片描述
‘0’和‘1’表示
在这里插入图片描述

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。

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。
硬件框图如下
在这里插入图片描述
‘0’和‘1’表示
在这里插入图片描述

常见接口硬件图

COM口即串行通讯端口,简称串口。这里区别于USB的“通用串行总线”和硬盘的“SATA”。一般我们见到的是两种物理标准。D型9针插头,和 4针杜邦头两种。这是常见的4针串口,在电路板上常见,经常上边还带有杜邦插针。还有时候有第五根针,3.3V电源端。由于是预留在电路板上的,协议可以有很多种,要看具体设备。
在这里插入图片描述
UART有4个pin(VCC, GND, RX, TX), 用的TTL电平, 低电平为0(0V),高电平为1(3.3V或以上)。
在这里插入图片描述
D型9针串口(通俗说法)。在台式电脑后边都可以看到。这种接口的协议只有两种:RS-232和RS-485。不会是TTL电平的(除非特殊应用)。
在这里插入图片描述
USB转TTL串口的小板,可以用USB扩展出一个串口。
在这里插入图片描述
USB转RS-232串口
在这里插入图片描述

参考资料

UART USB TTL相关概念及区别
串口、COM口、UART口, TTL、RS-232、RS-485区别详解

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加:2022-06-20 23:06:12  更:2022-06-20 23:06:40 
 
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