常见的串口通信类型可分为物理接口标准和通信协议两大类。以下从技术特性、应用场景、工作模式、传输速率及距离等多个维度进行详细分类解析，并附具体参数对比：
一、串口通讯物理接口标准类
1.RS-232
工作模式：全双工(通过独立收发线路实现双向同步传输)。
传输速率：300bps~115.2kbps(部分设备可达230kbps)。
传输距离：标准15米(实际屏蔽电缆可达30-35米)。
特点：采用±3~15V电平标准，DB9/DB25接口，点对点通信，抗干扰能力弱。常用于早期计算机与打印机、调制解调器等设备连接。
2.RS-422
工作模式：全双工(四线制差分传输)。
传输速率：最高10Mbps(短距离)，长距离时速率下降。
传输距离：1200米(100kbps时)。
特点：差分信号抗干扰强，支持1发10收的多点单向通信，适用于工业自动化长距离传输。
3.RS-485
工作模式：半双工(两线制双向交替传输)。
传输速率：理论10Mbps(实际常用9600bps~115.2kbps)。
传输距离：1200米(100kbps时)，短距离可达3000米。
特点：支持最多32/128节点组网，差分信号抗干扰，广泛应用于工业控制网络。
4.TTL
工作模式：全双工。
传输速率：300bps~3Mbps(具体依赖UART实现)。
传输距离：<1米(直接连接)。
特点：0-5V/3.3V电平标准，无需电平转换芯片，适用于单片机与传感器短距离通信。
5.USB串口
工作模式：全双工。
传输速率：USB 2.0可达480Mbps，USB 3.0达5Gbps。
传输距离：标准5米(通过HUB扩展可达30米)。
特点：集成供电与协议转换，替代传统串口设备与PC连接。
二、串口通信协议类
1.UART（通用异步收发器）
工作模式：异步全双工。
传输速率：300bps~3Mbps(受硬件限制)。
应用：嵌入式系统基础通信协议，需配合TTL/RS-232等物理层使用。
2.I2C
工作模式：半双工同步。
传输速率：
标准模式：100kbps
快速模式：400kbps
高速模式：3.4Mbps。
传输距离：<1米(板级通信)。
特点：两线制(SCL+SDA)，支持多主多从，适合传感器网络。
3.SPI
工作模式：全双工同步。
传输速率：1Mbps~50Mbps(依赖时钟频率)。
传输距离：<0.5米(板级通信)。
特点：四线制(SCK/MOSI/MISO/SS)，高速短距传输，常见于存储器、显示屏接口。
4.CAN
工作模式：半双工。
传输速率：
低速(CAN 2.0A)：5kbps~125kbps
高速(CAN 2.0B)：1Mbps。
传输距离：
1Mbps时：40米
125kbps时：500米。
特点：差分总线，强抗干扰，用于汽车电子和工业总线。
5.MODBUS
工作模式：半双工(基于RS-485时)。
传输速率：依赖物理层(RS-485典型速率9600bps~115.2kbps)。
传输距离：与RS-485相同(最长1200米)。
特点：应用层协议，支持RTU/ASCII/TCP格式，工业自动化主流协议。
三、对比表格
| 类型 | 工作模式 | 速率范围 | 最大距离 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| RS-232 | 全双工 | 300bps-115.2kbps | 15-35米 | 传统外设连接 |
| RS-485 | 半双工 | 9600bps-10Mbps | 1200-3000米 | 工业控制网络 |
| TTL | 全双工 | 300bps-3Mbps | <1米 | 单片机板级通信 |
| USB串口 | 全双工 | 480Mbps-5Gbps | 5米（可扩展） | PC与嵌入式设备连接 |
| I2C | 半双工 | 100kbps-3.4Mbps | <1米 | 传感器/EEPROM通信 |
| SPI | 全双工 | 1Mbps-50Mbps | <0.5米 | 存储器/显示屏接口 |
| CAN | 半双工 | 5kbps-1Mbps | 40-500米 | 汽车电子/工业总线 |
| MODBUS | 半双工 | 9600bps-115.2kbps | 1200米 | PLC/智能仪表通信 |
四、选型建议
- 短距离板级通信：优先选择TTL或I2C/SPI，成本低且无需电平转换。
- 中距离工业控制：RS-485+MODBUS组合，兼顾抗干扰与多节点扩展。
- 高速数据传输：USB串口或SPI协议，满足大数据量传输需求。
- 汽车/复杂环境：CAN总线，确保高可靠性与抗电磁干扰能力。
不同协议与接口的混合使用(如UART转RS-485)可灵活适应多样化场景，实际应用中需注意电平匹配、终端电阻配置及协议栈实现。
