Comprimento máximo do cabo para sinais UART de 3,3V

Gostaria de evitar o uso de conversores RS-232 entre dois microcontroladores em duas placas diferentes. Por várias razões, apenas UARTs são suportados, por exemplo, nenhum SPI ou I2C, e eu usarei o cabo CAT5E para os conectores RJ45 entre as placas. A taxa de dados será de 115200bps, possivelmente até 921600bps. O terra é conectado junto com os sinais UART.

Embora atualmente o tenha funcionado conforme necessário, para minha própria educação, existe uma maneira de estimar o comprimento máximo do cabo no qual isso seria confiável?

Não há uma única resposta segura. Tem muito a ver com o comprimento do cabo, o ruído elétrico circundante e a velocidade com que você deseja ir. A Ethernet usa o cabo CAT5 para transmitir a 10 Mbit / s para a variedade mais lenta; portanto, 1 Mbit / s é facilmente factível se você tomar as devidas precauções . Observe que, com a Ethernet, cada sinal recebe seu próprio par trançado e cada par é cuidadosamente terminado na impedância característica do cabo em cada extremidade. Cada par é acionado de maneira diferenciada e interpretada de maneira diferenciada, e também é projetado para que não possa causar loops de terra.

Se você fizer tudo isso, poderá transmitir dados de 1 Mbit / s no cabo CAT5 por longas distâncias, como 1000 metros. À medida que você faz menos dessas coisas, a distância útil diminui. Se for apenas embarcar no mesmo chassi, por exemplo, provavelmente você não precisará fazer muito especial. Se você estiver saindo da unidade, os drivers e receptores diferenciais de linha podem ser úteis.

Tente algo em sua configuração e observe os sinais na extremidade receptora para ter uma idéia da margem de ruído, ajuste conforme necessário. Talvez use um protocolo que possa detectar e recuperar erros e acompanhar com que frequência isso está acontecendo. Existem muitas maneiras de listar aqui sem mais informações.

A Ethernet usa sinalização diferencial, um sinal TTL é de extremidade única.

Ethernet usa pré-ênfase, TTL não.

Ethernet é o modo atual, TTL é o modo de tensão.

A Ethernet usa uma técnica de modulação que reduz o número de arestas, o seu TTL pode não usar (o ASYNC padrão certamente não)

O driver e o receptor Ethernet são compatíveis com a impedância do cabo, a menos que cuidadosamente projetado, o TTL não seria (e, se fosse, não seria o TTL!)

A Ethernet usa um sinal simétrico (usando baralhamento) para criar uma densidade uniforme de 1. A série ASYNC possui um viés embutido que carrega o cabo e deve ser superado para obter um sinal na outra extremidade.

Por esses motivos, apenas porque você pode obter 145m de Ethernet a 1Gbps não significa que você obteria o mesmo (ou até 1000 vezes menos) de um sinal TTL de 3,3V no mesmo cabo.

Eu recomendo usar um driver de sinalização diferencial como o RS422, para isso que ele foi projetado. De fato, o RS422, apesar de rodar em uma tensão mais baixa, é melhor para percursos longos por causa da sinalização diferencial (o RS232 é de extremidade única).
Além disso, os drivers e receptores fazem coisas inteligentes para melhorar a qualidade das bordas, como a pré-ênfase.