3.3V UART 信号的最大电缆长度

电器工程 UART 电缆
2022-01-15 17:38:03

我想避免在两个不同板上的两个微控制器之间使用 RS-232 转换器。由于各种原因,仅支持 UART,例如不支持 SPI 或 I2C,我将使用 CAT5E 电缆连接到板之间的 RJ45 插孔。数据速率将为 115200bps,可能高达 921600bps。接地与 UART 信号一起连接。

虽然我目前让它以我需要的长度工作,但为了我自己的教育,有没有办法估计这将是可靠的最大电缆长度?

2个回答

没有一个安全的答案。它与电缆的长度、周围的电噪声以及您想要走多快有很大关系。以太网使用 CAT5 电缆以 10 Mbit/s 的速度传输最慢的种类,因此如果采取适当的预防措施,1 Mbit/s 很容易实现请注意,对于以太网,每个信号都有自己的双绞线,并且每对都小心地端接在电缆两端的特性阻抗处。每对都以差分方式驱动和解释,并且还设计为不会引起接地环路。

如果你做所有这些事情,你可以在 CAT5 电缆上传输 1 Mbit/s 的数据长距离,比如 1000 米。当你做的这些事情越少,可用距离就会下降。例如,如果它只是在同一个机箱中进行板对板,那么您可能不需要做太多特别的事情。如果您要离开设备,那么差分线路驱动器和接收器可能会很有用。

在您的设置中尝试一些东西并查看接收端的信号以了解噪声容限,并根据需要进行调整。也许使用可以检测错误并从错误中恢复的协议,并跟踪错误发生的频率。在没有更多信息的情况下,这里列出的方法太多了。

以太网使用差分信号,TTL 信号是单端的。

以太网使用预加重,TTL 没有。

以太网是电流模式,TTL是电压模式。

以太网使用一种减少边缘数量的调制技术,您的 TTL 可能不会(标准 ASYNC 肯定不会)

以太网驱动器和接收器与电缆的阻抗匹配,除非经过精心设计,否则 TTL 不会匹配(如果是,则不会是 TTL!)

以太网使用对称信号(通过使用诈骗)来创建偶数 1 的密度。ASYNC 串行具有内置偏置,可为电缆充电,必须克服此偏置才能将信号从另一端输出。

由于这些原因,仅仅因为您可以以 1Gbps 的速度从以太网中获得 145m,并不意味着您可以从同一根电缆上的 3.3V TTL 信号中获得相同的(甚至少 1000 倍)。

我建议使用差分信号驱动器,例如 RS422,这就是它的设计目的。事实上,RS422,虽然由于差分信号(RS232 是单端的)而在较低电压下运行更适合长时间运行,
此外,驱动器和接收器会做一些聪明的事情来提高边缘的质量,例如预加重。