RS-485、RS-232与TTL的对比详解
2025-04-01 18:25:58
钡铼技术
RS-485、RS-232与TTL的对比详解
1. 基础特性对比
| 特性 | RS-485 | RS-232 | TTL |
|---|---|---|---|
| 信号类型 | 差分传输（A/B线） | 单端传输 | 单端传输（0V/5V或3.3V） |
| 通信距离 | 最长1200米（波特率≤100kbps） | 最长15米（115.2kbps时） | 通常<1米（板级通信） |
| 传输速率 | 最高10Mbps | 最高1Mbps | 可达50Mbps（短距离） |
| 节点数量 | 最多256节点（需终端电阻） | 1对1通信 | 1对1或1对多（需逻辑控制） |
| 抗干扰能力 | 极强（共模抑制比≥20dB） | 弱 | 极弱（仅限低噪环境） |
2. 电气标准差异
| 参数 | RS-485 | RS-232 | TTL |
|---|---|---|---|
| 逻辑"1" | A-B > +200mV | -3V ~ -15V | >2.4V (5V系统) |
| 逻辑"0" | A-B < -200mV | +3V ~ +15V | <0.8V (5V系统) |
| 空闲状态 | A-B ≈ 0V（需偏置电阻） | 负电压（-3V~-15V） | 由上下拉电阻决定 |
| 输出驱动能力 | ±1.5V ~ ±5V差分 | ±5V ~ ±15V单端 | 0V~Vcc（芯片供电电压） |
3. 典型应用场景
| 场景 | 推荐协议 | 原因 |
|---|---|---|
| 工业现场总线 | RS-485 | 长距离、多节点、抗电磁干扰（如Modbus RTU） |
| 计算机串口设备 | RS-232 | 传统设备兼容（如老式PLC编程口） |
| 单片机板内通信 | TTL | 无需电平转换，直接连接MCU（如Arduino与传感器通信） |
| 高速短距传输 | TTL | 无协议开销，速率高（如FPGA与ADC芯片通信） |
4. 硬件连接方式
RS-485典型接线（半双工）：
MCU_TX ----→ MAX485 DI MCU_RX ←---- MAX485 RO MAX485 DE/RE --→ 使能控制 总线端：A ────────┬─────── 120Ω终端电阻 B ────────┘
RS-232典型接线（DB9引脚）：
PC (DB9) ────── 设备 (DB9) 2 (TXD) ────→ 3 (RXD) 3 (RXD) ←─── 2 (TXD) 5 (GND) ────┐ └── 5 (GND)
TTL直接连接：
MCU_TX ───→ 传感器_RX MCU_RX ←─── 传感器_TX 共用GND
5. 协议与软件差异
| 方面 | RS-485/RS-232 | TTL |
|---|---|---|
| 数据格式 | 需配置波特率/停止位等参数 | 纯电平信号，无固定协议 |
| 错误检测 | 可选用奇偶校验 | 完全依赖硬件设计 |
| 典型芯片 | MAX485/MAX232 | 直接连接MCU GPIO |
6. 抗干扰设计要点
RS-485：
必须使用双绞线（阻抗120Ω）
总线两端加120Ω终端电阻
避免星型拓扑（应采用菊花链）
RS-232：
超过15米需使用线路驱动器
避免与动力线平行走线
TTL：
超过30cm需加缓冲器（如74HC245）
敏感信号需加屏蔽层
7. 成本与复杂度对比
| 类型 | 芯片成本 | 布线成本 | 开发难度 |
|---|---|---|---|
| RS-485 | 中（$1~3） | 高（屏蔽双绞线） | 中（需终端电阻配置） |
| RS-232 | 低（$0.5~2） | 中（DB9线缆） | 低（即插即用） |
| TTL | 无（直接连接） | 极低 | 极低（无协议） |
8. 转换方案
TTL转RS-485：MAX485/SP3485芯片
TTL转RS-232：MAX232/SP3232芯片
RS-232转RS-485：专用转换器（如研华ADAM-4520）
9. 选型决策树
graph TD
A{通信距离>15米?} -->|是| B[选RS-485]
A -->|否| C{需要多节点?}
C -->|是| B
C -->|否| D{连接传统设备?}
D -->|是| E[选RS-232]
D -->|否| F[选TTL]总结
RS-485：工业环境首选，解决长距离/多节点/抗干扰需求
RS-232：传统设备兼容方案，逐渐被USB取代
TTL：板级高速通信最优解，但仅限短距
