TTL、RS-232 和 RS-485 串行通信电平标准区别解析
TTL、RS-232 和 RS-485 是三种常见的串行通信电平标准，它们各自有不同的协议特点，适用于不同的应用场景。以下是它们的主要特点对比：
1. TTL（Transistor-Transistor Logic）
主要特点
- 单端信号：以 GND（地）为参考，仅使用一根信号线传输数据（如 TX、RX）。
- 电压范围：
- 逻辑 1（高电平）：+3.3V 或 +5V（如 5V TTL：≥2.4V 为高电平）。
- 逻辑 0（低电平）：0V（如 5V TTL：≤0.8V 为低电平）。
- 传输距离短（通常 ≤1 米），易受干扰。
- 高速通信（可达数十 Mbps）。
- 点对点通信，不支持多设备共享总线。
- 无需专用转换芯片，直接用于 MCU（如 Arduino、STM32）的 UART 通信。
典型应用
- 芯片间通信（如 UART、SPI、I²C）。
- 短距离板级连接（如 MCU 与传感器、显示屏通信）。
- 嵌入式系统调试（如 USB-TTL 转换器）。
2. RS-232（EIA-232）
主要特点
- 单端信号，但采用 高电压 & 负逻辑：
- 逻辑 1（高电平）：-3V 至 -15V（负电压）。
- 逻辑 0（低电平）：+3V 至 +15V（正电压）。
- 抗干扰能力比 TTL 强（高电压可抵抗部分噪声）。
- 传输距离较长（≤15 米，速率降低时可延长）。
- 通信速率较低（通常 ≤115.2 kbps）。
- 点对点通信，不支持多设备共享总线。
- 需要电平转换芯片（如 MAX232）与 TTL 互转。
典型应用
- 老式计算机串口（DB9 接口）。
- 工业设备（如 PLC、CNC 机床）。
- 调制解调器（Modem）通信。
3. RS-485（EIA-485）
主要特点
- 差分信号（A/B 两线）：
- 逻辑 1：B 线比 A 线高 ≥+200mV。
- 逻辑 0：A 线比 B 线高 ≥+200mV。
- 抗干扰能力极强（差分信号抑制共模噪声）。
- 长距离传输（可达 1200 米，速率降低时）。
- 高速通信（最高 10 Mbps，但距离越远速率越低）。
- 支持多点通信（最多 32/128 个设备共享总线）。
- 需要终端电阻（120Ω）匹配阻抗，防止信号反射。
- 需要电平转换芯片（如 MAX485）与 TTL 互转。
典型应用
- 工业自动化（如 Modbus RTU）。
- 楼宇控制系统（如 HVAC、安防）。
- 多设备总线通信（如传感器网络、PLC 通信）。
对比总结
| 特性 | TTL | RS-232 | RS-485 |
|---|---|---|---|
| 信号类型 | 单端（对地） | 单端（高/负电压） | 差分（A/B 线） |
| 电压范围 | 0V/+3.3V/+5V | ±3V~±15V | ±200mV（差分） |
| 传输距离 | ≤1 米 | ≤15 米 | ≤1200 米 |
| 抗干扰能力 | 弱 | 中等 | 强（差分抑制噪声） |
| 通信方式 | 点对点 | 点对点 | 多点（总线） |
| 典型速率 | 可达 10+ Mbps | ≤115.2 kbps | ≤10 Mbps |
| 典型应用 | MCU 通信 | 老式串口设备 | 工业总线（Modbus） |
如何选择？
- 短距离、高速、芯片间通信 → TTL（如 Arduino 与传感器）。
- 中等距离、抗干扰、点对点 → RS-232（如 PC 与工业设备）。
- 长距离、多设备、强抗干扰 → RS-485（如工业 Modbus 总线）。
理解这些特点有助于根据实际需求（距离、速度、抗干扰、设备数量）选择合适的通信协议。