RS-232与TTL接口连接解析:电压转换与兼容性问题

雨飞工作室 2025-09-25 10:07
一、RS-232与TTL之间的接线主要涉及电压转换,因为RS-232使用负逻辑电平(+3V至+15V表示逻辑低电平,-3V至-15V表示逻辑高电平),而TTL使用正逻辑电平(0V表示逻辑低电平,3.3V或5V表示逻辑高电平)。串口数据线上没有传输任何数据时,处于为空闲状态:TX和RX都是处于高电平
RS-232与TTL接口连接解析:电压转换与兼容性问题图1
RS-232与TTL接口连接解析:电压转换与兼容性问题图2
二、RS-232与TTL接口的电平标准不一样,不能直接连接,需要采用转换芯片做电平转换。有人问:TTL直接连接RS-232会有什么结果?答:TTL和RS-232是不兼容的,TTL接RS-232的结果是会导致系统故障。
RS-232与TTL接口连接解析:电压转换与兼容性问题图3
1.TTL电路的输入级是一个多发射极晶体管,所以输入回路始终有电流流动;输出级是一个“图腾柱”结构,能提供(Source)和吸收(Sink)电流,但吸收电流的能力通常更强。
2.CMOS电路的输入级是绝缘栅型场效应管(MOSFET)的栅极,栅极是绝缘的,所以静态下直流阻抗极高;输出级是P沟道和N沟道MOSFET的互补串联结构。它的输出电流能力与电源电压

三、TTL和RS-232电平切换电路

工作中会遇到TTL和RS-232电平的通信的状态,为了实现一种便捷的切换方式,提供一种电路方便大家使用:

RS-232与TTL接口连接解析:电压转换与兼容性问题图5
1.SELECT与地连接是选择TTL接口,与电源相接是选择RS-232接口。

SELECT接到3.3V时:TX_IN输入高电平,RX_OUT输出低电平TX_IN输入低电平,RX_OUT输出高电平;RX_IN的信号同样原理,属于232的通信逻辑

SELECT接到GND时:TX_IN输入高电平,RX_OUT输出高电平;TX_IN输入低电平,RX_OUT输出低电平;RX_IN的信号同样原理,属于TTL的通信逻辑

3.信号线上,串一个100R或1K电阻进行限幅,因为外部的高电平范围是+3-+15V。

4.上述电平切换电路的优点是可以进行逻辑转换的电平选择,缺点是电平不标准,有时候会出现兼容性问题,长距离传输(超过1米)不太靠谱。


四、经常有人问:需要十六进制,怎么控制串口传输十六进制呢?需要十进制,怎么控制串口传输十进制呢?调试助手上显示的十六进制数或ASCII字符,这些数据在传输的时候到底是几进制的?


1.计算机世界的“母语”是二进制,十六进制只是方便人理解的速记符号

无论是电脑还是单片机,它们的母语都是二进制。所有数据在硬件层面最终都会转换成01的电平信号。当你用串口发送数据时,不管发送的是数字、字母还是特殊符号,最终都会变成一连串的01

RS-232与TTL接口连接解析:电压转换与兼容性问题图6

2.我们用串口调试助手时,看到的是十六进制或ASCII码显示,这只是软件做的“实时翻译”:选择HEX模式:显示十六进制形式;选择文本模式:显示ASCII字符。不管传输什么数据,最终都是二进制的传输,至于显示屏显示出的是字母、符号、十进制、十六进制,那是串口收到数据后,显示屏进行了处理,不是串口直接传来的数据。


硬件传输的本质:永远是二进制位流,即01的排列组合。显示方式可选:调试工具可以显示为十六进制、十进制或ASCII码。编程时要注意:发送0x41和发送65(十进制)其实是同一个二进制数据。


3.调试时推荐使用十六进制模式,可以避免下面这些问题:ASCII模式会把0x00显示为空白;能直观看到每个字节的真实值;方便检查数据包头、校验位等关键信息。


串口调试助手HEX显示时,记住这三点:每个十六进制数代表4位二进制;数据传输速率(波特率)决定每秒发送多少二进制位;数据位长度(如8位)决定每个数据包包含多少二进制位。

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