Qt应用软件【串口篇】RS232,RS485,RS422,TTL介绍

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RS232,RS485,RS422,TTL

以下是 RS-232、RS-485、RS-422 和 TTL 之间的差别和特点的比较表格：

特点/标准	RS-232	RS-485	RS-422	TTL
物理连接	9 或 25 针连接器	2 或 4 线连接器	2 或 4 线连接器	无连接器，电压电平
电压水平	-15V 至 +15V	-10V 至 +10V	-10V 至 +10V	0V 或 3.3V / 5V
差分信号	否	是	是	否
数据传输	单工或全双工	全双工	全双工	单工或全双工
通信速率	通常较低	较高	较高	通常较低
控制信号	有硬件流控制	可在协议级别实现	可在协议级别实现	无
点对点和多点通信	支持	支持	支持	支持
抗干扰性	一般	非常好	非常好	有限
应用领域	通常用于计算机和外部设备之间的通信	工业控制、长距离通信	工业控制、高速数据传输	微控制器、数字电路
电平兼容性	需要电平转换器	通常需要相同的电压水平	通常需要相同的电压水平	通常不需要电平转换器
是否常用	较少常用	常用	较少常用	常用

RS232

RS-232（Recommended Standard 232）是一种常见的串口通信标准，用于在计算机和外部设备之间进行数据传输。它是一种老式的标准，但仍然在某些应用中广泛使用。以下是关于 RS-232 的详细阐述：

物理连接和电压水平

1. 物理连接：RS-232 通信通常使用 DB9 或 DB25 连接器进行连接。DB9 连接器包含 9 个引脚，而 DB25 连接器包含 25 个引脚。这些连接器用于插入到计算机的串口（通常是 COM 端口）和外部设备之间。
2. 电压水平：RS-232 使用差分信号，其中包括一个正电压线（TXD，发送数据）和一个负电压线（RXD，接收数据）。通常，RS-232 的电压水平为正负 12V 或更高，表示逻辑 “1” 和逻辑 “0”。

数据传输和通信速率

1. 数据传输：RS-232 通信允许单向或双向的串行数据传输。一台设备将数据发送到另一台设备的 RXD 引脚，而另一台设备将数据从 TXD 引脚接收。
2. 通信速率：RS-232 支持多种通信速率（波特率），通常包括 300 bps、1200 bps、2400 bps、9600 bps、19200 bps 和更高速率。通信的双方必须配置为相同的波特率，以确保正确的数据传输。

控制信号

除了数据传输，RS-232 通信还包括控制信号，用于流控制和通信控制：

1. RTS（Request to Send）：发送方请求发送数据。
2. CTS（Clear to Send）：接收方确认可以接收数据。
3. DTR（Data Terminal Ready）：发送方表示准备好发送数据。
4. DSR（Data Set Ready）：接收方表示准备好接收数据。

特点和应用领域

1. 老式标准：RS-232 是一种老式的串口标准，在现代计算机和设备中已经不常见。然而，它仍然在一些特定的工业控制、通信设备和老式计算机系统中使用。
2. 短距离通信：RS-232 通常用于相对短距离的通信，通常不超过数十米。
3. 适用场景：RS-232 通信适用于需要可靠的串行通信的场景，如配置设备、数据采集、仪器控制等。
4. 电压兼容性：由于 RS-232 使用较高的电压水平，因此它需要适当的电平转换器以与现代低电平设备兼容。

需要注意的是，虽然 RS-232 在现代计算机和通信中已不太常见，但它仍然在某些传统领域中有用，并且了解它可以帮助您理解串口通信的基本原理。在现代串口通信中，通常使用 TTL、RS-485、USB 等其他标准和协议。

RS485

RS-485（Recommended Standard 485）是一种常见的串口通信标准，用于在多个设备之间进行数据传输，通常用于工业控制和远程通信。以下是关于 RS-485 的详细阐述：

物理连接和电压水平

1. 物理连接：RS-485 通信通常使用两线或四线配置。在两线配置中，只有一对差分信号线（A 和 B）用于数据传输。在四线配置中，除了差分信号线外，还包括一个共地线（GND）和一个电源线（VCC）。

2. 电压水平：RS-485 使用差分信号，其中一条线（A）传输正电压，而另一条线（B）传输负电压。这种差分信号允许 RS-485 具有较强的抗干扰能力，通常工作在低电平（通常为 -5V 至 +5V）或高电平（通常为 -12V 至 +12V）范围内。

数据传输和通信速率

1. 数据传输：RS-485 支持全双工通信，这意味着它可以同时进行数据发送和接收。多个设备可以连接到同一 RS-485 总线上，以进行数据交换。

2. 通信速率：RS-485 支持多种通信速率，通常包括 9600 bps、19200 bps、38400 bps、115200 bps 和更高速率。通信的双方必须配置为相同的波特率，以确保正确的数据传输。

控制信号

RS-485 通信通常不包括硬件流控制信号，但可以在协议级别实现流控制。例如，通信协议可以定义何时发送数据以及何时等待接收方的响应。

点对点和多点通信

RS-485 支持点对点和多点通信。在点对点通信中，只有两个设备直接连接到总线上。在多点通信中，多个设备可以连接到同一总线上，但需要协议来控制数据访问以避免冲突。

抗干扰性

由于 RS-485 使用差分信号，它具有较强的抗干扰能力。这使得它适用于工业环境和长距离通信，可以抵御电磁干扰和噪声。

应用领域

RS-485 通信广泛应用于以下领域：

• 工业自动化和控制系统
• 远程监控和数据采集
• 仪器仪表
• 建筑自动化
• 家庭自动化
• 电力分布系统
• 电信设备

注意事项

• 在使用 RS-485 通信时，需要确保适当的电压电平、波特率和数据帧格式设置，以便设备能够正确通信。
• RS-485 总线上的设备必须具有唯一的地址或标识符，以便进行点对点通信。
• 在多点通信中，需要协议来管理设备之间的数据访问，以避免冲突和数据丢失。

总之，RS-485 是一种强大的串口通信标准，适用于需要多点通信、长距离通信和抗干扰能力的应用。它在工业和商业领域中得到广泛应用，并且具有可靠性和灵活性。

RS422

RS-422（Recommended Standard 422）是一种串口通信标准，类似于 RS-485，用于在多个设备之间进行数据传输，通常用于高速数据传输和工业控制应用。以下是关于 RS-422 的详细阐述：

物理连接和电压水平

1. 物理连接：RS-422 通信通常使用四线配置，包括一对差分信号线（正信号和负信号，分别称为 A 和 B），以及一个共地线（GND）和一个电源线（VCC）。

2. 电压水平：RS-422 使用差分信号，其中一条线（A）传输正电压，而另一条线（B）传输负电压。这种差分信号允许 RS-422 具有较强的抗干扰能力，并且通常工作在较高的电压水平（通常为 -5V 至 +5V 或 -10V 至 +10V）。

数据传输和通信速率

1. 数据传输：RS-422 支持全双工通信，这意味着它可以同时进行数据发送和接收。多个设备可以连接到同一 RS-422 总线上，以进行数据交换。

2. 通信速率：RS-422 支持高速数据传输，通常包括更高的波特率选项，例如 115200 bps、230400 bps、460800 bps 和更高速率。通信的双方必须配置为相同的波特率，以确保正确的数据传输。

控制信号

与 RS-485 不同，RS-422 通信通常不包括硬件流控制信号，但可以在协议级别实现流控制。通信协议可以定义何时发送数据以及何时等待接收方的响应。

点对点和多点通信

RS-422 支持点对点和多点通信。在点对点通信中，只有两个设备直接连接到总线上。在多点通信中，多个设备可以连接到同一总线上，但需要协议来控制数据访问以避免冲突。

抗干扰性

由于 RS-422 使用差分信号，它具有较强的抗干扰能力，类似于 RS-485。这使得它适用于工业环境和长距离通信，可以抵御电磁干扰和噪声。

应用领域

RS-422 通信广泛应用于以下领域：

• 工业控制系统
• 高速数据通信
• 仪器仪表
• 高速串行通信
• 电信设备
• 音视频传输

注意事项

• 在使用 RS-422 通信时，需要确保适当的电压电平、波特率和数据帧格式设置，以便设备能够正确通信。
• RS-422 总线上的设备必须具有唯一的地址或标识符，以便进行点对点通信。
• 在多点通信中，需要协议来管理设备之间的数据访问，以避免冲突和数据丢失。

总之，RS-422 是一种强大的串口通信标准，适用于需要高速数据传输、长距离通信和抗干扰能力的应用。它在工业和商业领域中得到广泛应用，并且具有可靠性和高速传输能力。

TTL

TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种数字电路电平标准，用于表示逻辑电平（高或低）以及数字信号的传输。TTL 电平标准具有以下特点和应用：

电压水平

TTL 电平通常使用两个电压水平来表示逻辑状态：

1. 高电平（High）：通常约为 3.3V 或 5V。高电平表示逻辑 “1”，即表示逻辑为真或高电平状态。

2. 低电平（Low）：通常约为 0V。低电平表示逻辑 “0”，即表示逻辑为假或低电平状态。

数据传输

TTL 通常用于数字电子设备之间的串行通信和控制。它允许设备通过高电平和低电平信号来交换二进制数据。

电平兼容性

TTL 电平通常不是电压兼容的，这意味着不同设备之间的 TTL 通信必须使用相同的电压水平，以确保正确的数据传输。如果电压不匹配，可能需要使用电平转换器。

输出驱动能力

TTL 输出具有良好的驱动能力，可以驱动具有 TTL 输入的多个设备，而不会降低信号质量。

应用领域

TTL 电平标准广泛用于以下应用领域：

1. 微控制器和单片机：TTL 电平通常用于微控制器和单片机之间的通信，包括串行通信和数字输入/输出。

2. 数字电路：TTL 电平标准在数字电路中得到广泛应用，包括逻辑门、触发器和计数器等。

3. 传感器：许多传感器和检测器使用 TTL 电平来输出数字信号，以报告测量值或检测事件。

4. 通信接口：某些通信接口（如 UART、SPI 和 I2C）中使用 TTL 电平来传输数据。

5. 数字控制：TTL 电平通常用于数字控制应用，例如电机控制、开关控制和数字显示。

需要注意的是，TTL 电平标准是一种基础的数字电路标准，通常不涉及硬件流控制。在某些应用中，可能需要额外的控制信号来管理数据传输和通信协议。此外，TTL 电平标准在不同设备和应用中可能会有一些变化，因此在设计和配置电路时需要仔细考虑电压要求和电平兼容性。

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