了解串口协议和RS-232、485标准,以及RS232、485电平与TTL电平的区别;了解“USB/TTL转232“模块

发布于:2022-10-17 ⋅ 阅读:(650) ⋅ 点赞:(0)

 目录:一.何为串口通信协议

          二、以及RS232、485电平与TTL电平的区别

         三、USB/TTL转232"模块(以CH340芯片模块为例)的工作原理。

一.何为串口通信协议
 

           串口通信指两个或两个以上的设备使用串口按位(bit)发送和接收字节。可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 串口通信协议就是串口通讯时共同遵循的协议。 协议的内容是每一个bit 所代表的意义。 常用的串口通信协议 有以下几种
1         RS-232(ANSI/EIA-232标准) 只支持 点对点, 最大距离 50英尺。最大速度为128000bit/s, 距离越远 速度越慢。 支持全双工(发送同时也可接收)。
2         RS-422(EIA RS-422-AStandard),支持点对多一条平衡总线上连接最多10个接收器 将传输速率提高到10Mbps,传输距离延长到4000英尺(约1219米),所以在100kbps速率以内,传输距离最大。支持全双工(发送同时也可接收)。
3         RS-485(EIA-485标准)是RS-422的改进, 支持多对多(2线连接),从10个增加到32个,可以用超过4000英尺的线进行串行通行。速率最大10Mbps。支持全双工(发送同时也可接收)。2线连接时 是半双工状态。

2.RS-232
RS-232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:
(1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片。RS232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即:逻辑“1”为-3— -15V;逻辑“0”:+3— +15V ,噪声容限为2V。即要求接收器能识别高于+3V的信号作为逻辑“0”,低于-3V的信号作为逻辑“1”,TTL电平为5V为逻辑正,0为逻辑负 。与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
(2)传输速率较低,在异步传输时,比特率为20Kbps;因此在51CPLD开发板中,综合程序波特率只能采用19200,也是这个原因。
(3)接口使用一根信号线和一根信号返回线与地线构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。
(4)传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在15米左右。

三.TTL电平与RS232电平的区别
什么是TTL电平、RS232电平?它们有什么区别呢?

(一)、TTL电平标准

输出 L: <0.8V ; H:>2.4V。

输入 L: <1.2V ; H:>2.0V

TTL器件输出低电平要小于0.8V,高电平要大于2.4V。输入,低于1.2V就认为是0,高于2.0就认为是1。于是TTL电平的输入低电平的噪声容限就只有(0.8-0)/2=0.4V,高电平的噪声容限为(5-2.4)/2=1.3V。

(二)、RS232标准

在TXD和RXD数据线上: 
  (1)逻辑1为-3~-15V的电压 
  (2)逻辑0为3~15V的电压 
在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上: 
  (1)信号有效(ON状态)为3~15V的电压 
  (2)信号无效(OFF状态)为-3~-15V的电压 
这是由通信协议RS-232规定的。 
RS-232:标准串口,最常用的一种串行通讯接口。有三种类型(A,B和C),它们分别采用不同的电压来表示on和off。最被广泛使用的是RS-232C,它将mark(on)比特的电压定义为-3V到-12V之间,而将space(off)的电压定义到+3V到+12V之间。传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

(2)具体区别
1.电平的上限和下限定义不一样,CMOS具有更大的抗噪区域。 同是5伏供电的话,ttl一般是1.7V和3.5V的样子,CMOS一般是2.2V,2.9V的样子,不准确,仅供参考。

2.电流驱动能力不一样,ttl一般提供25毫安的驱动能力,而CMOS一般在10毫安左右。

3.需要的电流输入大小也不一样,一般ttl需要2.5毫安左右,CMOS几乎不需要电流输入。

4.很多器件都是兼容TTL和CMOS的,datasheet会有说明。如果不考虑速度和性能,一般器件可以互换。但是需要注意有时候负载效应可能引起电路工作不正常,因为有些ttl电路需要下一级的输入阻抗作为负载才能正常工作。

TTL电路和CMOS电路的逻辑电平
VOH: 逻辑电平 1 的输出电压
VOL: 逻辑电平 0 的输出电压
VIH : 逻辑电平 1 的输入电压
VIH : 逻辑电平 0 的输入电压
6.TTL和CMOS的逻辑电平转换
CMOS电平能驱动TTL电平
TTL电平不能驱动CMOS电平,需加上拉电阻。

二、以及RS232、485电平与TTL电平的区别

RS232接口的电气特征

在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即:逻辑“1”为-3到-15V;逻辑“0”为+3到+15V。

RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-9插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端。PC机的RS-232口为9芯针插座。一些设备与PC机连接的RS-232接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需要三条接口线,即“发送数据TXD”、“接收数据RXD”和“信号地GND”。RS-232传输线采用屏蔽双绞线。

RS485的电气特性(现在较常用的接口)

RS485采用差分信号负逻辑,逻辑"1”以两线间的电压差为-(2-6)V表示;逻辑"0"以两线间的电压差为+(2~6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片, 且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接。RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

TTL电平

TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平Transistor-Transistor Logic)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。

RS232和RS485、TTL的区别

1、RS232、RS485、TTL是指电平标准(电信号)

2、TTL电平标准 是 低电平为0,高电平为1(对地,标准数字电路逻辑)。

3、RS232电平标准 是 正电平为0,负电平为1(对地,正负3-15V皆可,甚至可以用高阻态)。

4、RS485与RS232类似,但是采用差分信号逻辑,更适合长距离、高速传输。

三、USB/TTL转232"模块(以CH340芯片模块为例)的工作原理。
TXD:发送端,一般表示为自己的发送端,正常通信必须接另一个设备的RXD。

RXD:接收端,一般表示为自己的接收端,正常通信必须接另一个设备的TXD。
正常通信时候本身的TXD永远接设备的RXD!

自收自发:正常通信时RXD接其他设备的TXD,因此如果要接收自己发送的数据顾名思义,也就是自己接收自己发送的数据,即自身的TXD直接连接到RXD,用来测试本身的发送和接收是否正常,是最快最简单的测试方法,当出现问题时首先做该测试确定是否产品故障。也称回环测试。

电平逻辑:

TTL电平:通常数据表示采用二进制,规定+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,称作TTL信号系统,是正逻辑

RS232电平:采用-12V到-3V,等价于逻辑“0”,+3V到+12V的逻辑电平,等价于逻辑“1”,是负逻辑的。


 


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