TTL、RS232、485到底能傳輸多遠(yuǎn)距離？

作者 | strongerHuang

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前兩天，在我的技術(shù)交流群看到大家在討論關(guān)于“TTL、RS232、485傳輸距離”的問(wèn)題。

今天特意抽時(shí)間分享一下相關(guān)的內(nèi)容。

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(jiǎn)單概述一下它們是什么。

1.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(huì)問(wèn)：什么是邏輯電平？

邏輯電平是特定電壓或可以存在信號(hào)的狀態(tài)，通常為“0/1” 或 “開(kāi)/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(lái)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，可以參看我之前分享的一篇文章：邏輯電平0和1的世界。

2.RS232

RS232，也簡(jiǎn)稱232，全稱EIA-RS-232。

EIA：Electronic Industry Association，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)。RS：Recommended Standard，代表推薦標(biāo)準(zhǔn)。232：代表標(biāo)識(shí)號(hào)。

RS232有多個(gè)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。

可能很多人都沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)，我讀大學(xué)那會(huì)兒給MSP430下載程序就是用的這種DB25接口。

現(xiàn)在通常是DB9，相信大家都不陌生，但我們大部分時(shí)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(méi)有，在主板上也留有DB9接口。（前不久我配電腦，還特意買(mǎi)了一個(gè)DB9外接接口）

3.RS485

RS485 可以說(shuō)是在RS232的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，目的是為了“增加抗干擾能力和信號(hào)傳輸距離”。

RS232采用電壓來(lái)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(hào)線（A、B）上的電壓差來(lái)代表邏輯高低電平。

RS232支持全雙工通信，而RS485是半雙工通信。

傳輸距離

在大學(xué)的時(shí)候，可能老師會(huì)告訴你：RS22傳輸距離為15米。或者，你在某些書(shū)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(wèn)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(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)下這幾個(gè)問(wèn)題。

1.通訊方式

這里說(shuō)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 < 485。

TTL通常在板卡內(nèi)部（同一塊板卡），比如：芯片A的串口，和芯片B的串口通信。

RS232在很多場(chǎng)合都還能用到，通常設(shè)備與設(shè)備之間通信，一般是DB9或兩根信號(hào)線連接。（之前參與的一個(gè)項(xiàng)目，用電腦PCI卡擴(kuò)展出了8個(gè)串口，就是用的232方式）。

RS485在工業(yè)產(chǎn)品中用的比較多，可以多個(gè)設(shè)備連接在485總線上，還有傳輸距離更遠(yuǎn)、抗干擾性更強(qiáng)。

2.波特率

波特率，1波特即指每秒傳輸1個(gè)符號(hào)。波特（Baud，單位符號(hào)：Bd）

你可以理解為傳輸信號(hào)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(guò)RS232傳輸，可能傳輸10米就存在問(wèn)題。

3.連接線

連接線也是一個(gè)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(huì)影響傳輸信號(hào)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(jià)多的環(huán)境下）就能感受出差異了。

所以，RS458使用差分信號(hào)，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(shì)了。

4.干擾因素

做過(guò)工業(yè)產(chǎn)品的人都知道，不但EMC要求高，對(duì)于通信的要求也高。

旁邊一個(gè)臺(tái)大型設(shè)備突然啟動(dòng)，很久可能讓你的通信失敗（或者芯片復(fù)位、死機(jī)等）。

你不要485能傳輸1200米，可能工廠內(nèi)200米通信都還會(huì)失敗。

綜合以上，要增加傳輸距離、又要保證傳輸信號(hào)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。