Ein USB-zu-Seriell-Kabel verbindet einen neuen Computer ohne integrierten seriellen Anschluss mit einem älteren Gerät, das über einen solchen Anschluss verfügt. Der im Kabel integrierte Chipsatz wandelt das USB-Signal in das serielle Signal des Zielgeräts um: RS232, RS485, RS422, TTL UART oder eine Konsolenschnittstelle über RJ45.

Solche Kabel werden häufig in der industriellen Automatisierung, der Netzwerkgerätesteuerung, der Embedded-Entwicklung und im IT-Support eingesetzt. Das passende Kabel richtet sich nach der seriellen Schnittstelle Ihres Zielgeräts.

Welche Arten von USB-zu-Seriell-Kabeln gibt es?

Es gibt 5 Haupttypen. Sie alle konzentrieren sich auf verschiedene Serienstandards und Anwendungsgruppen.

USB-zu-RS232-Kabel

RS232 ist das am weitesten verbreitete serielle Kommunikationssystem. Es basiert auf unsymmetrischer Signalübertragung, bei der zwei Geräte Punkt-zu-Punkt miteinander verbunden werden können, und hat eine Reichweite von etwa 15 Metern.

Die meisten seriellen Schnittstellen verwenden einen DB9-Stecker (9-polig), ältere Geräteversionen einen DB25-Stecker (25-polig). RS232-Schnittstellen finden sich an SPSen, Kassenterminals, Laborgeräten, Industriesteuerungen und älteren Computern.

Gängige Anwendungsgebiete:

• SPS-Programmierung und -Diagnose
• Barcode-Scanner und POS-Terminal-Anschluss
• Konfiguration von Labor- und Messinstrumenten
• Zugriff auf ältere industrielle Steuerungen

Vor dem Kauf: Prüfen Sie, welchen Anschluss das Gerät hat (Stecker oder Buchse) und ob Sie ein Straight-Through- oder ein Nullmodemkabel (Crossover-Kabel) benötigen. Die Anschlüsse sind nicht austauschbar.

USB-zu-RS485-Kabel

Die differentielle Signalübertragung von RS485 wird in einem Zweidraht-Bus (A/B) verwendet. Sie zeichnet sich durch eine hohe Störfestigkeit aus, ermöglicht Kabellängen von bis zu etwa 1200 Metern und kann mehr als zwei Geräte an einem Bus aufnehmen, d. h. bis zu 32 Knoten in Standardimplementierungen.

RS485 ist die physikalische Schicht von Modbus RTU, dem am weitesten verbreiteten Protokoll in der industriellen Automatisierung. Es wird auch in BACnet MS/TP, DALI und Energiemesssystemen eingesetzt.

Gängige Anwendungsgebiete:

• Modbus-RTU-Kommunikation mit SPSen, Frequenzumrichtern und Sensoren
• Gebäudeautomationssysteme und HLK-Systeme
• Energiezähler- und Unterzählernetze
• SCADA-Datenerfassung

Wichtigster Punkt: Die meisten RS485-Systeme arbeiten im Halbduplex-Modus: Die Daten fließen jedes Mal in entgegengesetzte Richtungen. Der Konverter muss die Sende-/Empfangsrichtung umschalten können. Stellen Sie sicher, dass dies automatisch (automatische Richtungsumschaltung) erfolgt, bevor Sie ihn in ein produktives Modbus-Netzwerk integrieren.

USB-zu-RS422-Kabel

RS422 ist ein differentieller Standard vom Typ RS485, der jedoch für den Vollduplex-Betrieb mit dedizierten Sende- und Empfangspaaren (vier statt zwei Adern) ausgelegt ist. Er eignet sich für lange Kabelstrecken und ermöglicht es einem einzelnen Sender, mehrere Empfänger anzusteuern.

RS422 findet Anwendung in industriellen Steuerungssystemen, Bewegungssteuerungsschnittstellen und Spezialgeräten, wenn Vollduplex-Differenzialkommunikation erforderlich ist. Die meisten USB-zu-RS485-Konverter sind auch mit dem RS422-Modus kompatibel – beachten Sie den Schaltplan, um sicherzustellen, dass die Vierdraht-Konfiguration verwendet wird.

USB-zu-RJ45-Konsolenkabel

Die Administration von Managed Routern, Switches, Firewalls und ähnlichen Netzwerkgeräten erfolgt über einen Konsolenanschluss, üblicherweise eine RJ45-Buchse, der die direkte lokale Administration ermöglicht. Dieser Anschluss ist nicht mit den Ethernet-Schnittstellen des Geräts verbunden, sondern überträgt serielle Signale.

Über ein USB-zu-RJ45-Konsolenkabel können Techniker über einen Laptop direkt auf die Geräte-CLI zugreifen, um das Gerät zu konfigurieren, die Firmware wiederherzustellen oder Fehler zu beheben, wenn kein IP-Zugriff verfügbar ist.

Beachten Sie, dass RJ45-Konsolenkabel und Ethernet-Kabel zwar denselben Stecker haben, aber unterschiedliche elektrische Eigenschaften besitzen. Das eine überträgt serielle Daten, das andere Netzwerkdaten. Sie sind nicht austauschbar.

Beachten Sie außerdem, dass die Pinbelegung der Konsolenanschlüsse je nach Hersteller unterschiedlich ist. Stellen Sie sicher, dass sie mit Ihrem Gerät kompatibel ist.

Andere Geräte, wie beispielsweise einige USV-Anlagen und ältere Netzwerkgeräte, sind anstelle einer RJ45-Buchse mit einem 6-poligen RJ11/RJ12-Anschluss (6P6C oder 6P4C) ausgestattet. Sie benötigen außerdem die entsprechenden Kabelversionen.

USB-zu-TTL-UART-Kabel

TTL-UART-Kabel wandeln USB-Signale in serielle Signale mit logischem Pegel um, die von Mikrocontrollern und Entwicklungsboards benötigt werden. Sie werden häufig beim Firmware-Debugging, beim Zugriff auf den Bootloader und bei der seriellen Konsolenverbindung zu Einplatinencomputern eingesetzt.

Die Spannungsebene ist wichtig. Es gibt drei Spannungsoptionen für TTL-UART-Kabel: 3,3 V und 5 V. Ein 5-V-Kabel kann ein 3,3-V-Gerät beschädigen. Prüfen Sie daher vor der Inbetriebnahme immer, welche Logikebene Ihr Gerät benötigt.

Für die serielle Schnittstelle werden üblicherweise Dupont-Kabel oder 2,54-mm-Stiftleisten verwendet. Die gemeinsamen Pins sind GND, TX und RX, zusätzlich gibt es weitere Kabel mit VCC- und Flusssteuerungs-Pins. Der TX-Anschluss muss an den RX-Anschluss des Geräts angeschlossen werden und umgekehrt.

Gängige Anwendungsgebiete:

• Mikrocontroller- und MCU-Firmware-Debugging
• Serielle Kommunikation zwischen ESP8266 / ESP32 / Arduino
• Zugriff auf die serielle Konsole von Raspberry Pi und SBC
• Bootloader und Firmware-Flash für IoT-Geräte

USB-C-zu-Seriell-Kabel

Alle oben genannten Typen sind auch als USB-C-Varianten erhältlich. Die Umwandlung ist ähnlich, nur der Anschluss am Host-Gerät ändert sich. Falls Ihr Laptop ausschließlich über USB-C-Anschlüsse verfügt, entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Adapter.

Vergleich: RS232, RS485, RS422 und TTL-UART

Benötigen USB-zu-Seriell-Kabel Treiber?

Ja, in den meisten Fällen. Der interne Chipsatz des Kabels benötigt einen Treiber, um einen virtuellen COM-Port auf dem Host-Computer zu erstellen. Vier Chipsätze decken den Großteil des Marktes ab:

Für den Einzelgebrauch ist die Treiberinstallation unkompliziert. Bei der Bereitstellung auf mehreren Rechnern oder in Produktionsumgebungen sollten Sie vor der Auswahl eines Kabels die Treiberverfügbarkeit für Ihre spezifische Betriebssystemversion prüfen.

Wie man das richtige USB-zu-Seriell-Kabel auswählt

1. Identifizieren Sie die serielle Schnittstelle Ihres Zielgeräts.

Prüfen Sie die Bedienungsanleitung des Geräts. Bestätigen Sie den Standard (RS232/RS485/RS422/TTL/Konsole), den Steckertyp (DB9, DB25, RJ45, Klemmenblock, Stiftleiste) und – bei TTL – den Logikpegel. Dieser Schritt beseitigt die meisten Auswahlfehler.

2. Stellen Sie sicher, dass der USB-Anschluss zu Ihrem Computer passt.

USB-A ist bei Desktop-PCs und älteren Laptops weiterhin weit verbreitet. Falls Ihr Gerät nur über USB-C verfügt, kaufen Sie bitte direkt die USB-C-Version.

3. Überprüfen Sie die Kompatibilität von Betriebssystem und Treiber.

Wenn Sie eine aktuelle macOS-Version oder Windows 11 ARM verwenden, überprüfen Sie, ob der Chipsatz über eine stabile Treiberunterstützung für Ihre Umgebung verfügt.

4. Berücksichtigen Sie das Arbeitsumfeld.

Für Büro- und Laborzwecke ist ein Standardkabel ausreichend. Für den Einsatz im industriellen Bereich sollten Sie Folgendes beachten:

• Geschirmtes Kabel für Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen
• Verriegelung von DB9-Steckern zur Verhinderung versehentlichen Trennens

• Elektrische Trennung, wenn Erdpotenzialdifferenzen zwischen Geräten bestehen

Häufig gestellte Fragen

Wozu dient ein USB-zu-Seriell-Kabel?

Es verbindet moderne Computer – die keine integrierte serielle Schnittstelle besitzen – mit Geräten, die über RS232-, RS485-, RS422-, TTL-UART- oder Konsolenschnittstellen verfügen. Typische Anwendungsbereiche sind die Konfiguration von Industrieanlagen, die Verwaltung von Netzwerkgeräten und die Entwicklung eingebetteter Systeme.

Worin besteht der Unterschied zwischen USB zu RS232 und USB zu RS485?

RS232 ist eine unsymmetrische Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle mit einer Reichweite von ca. 15 m. RS485 ist differenziell, unterstützt mehrere Geräte an einem Bus und funktioniert bis zu einer Entfernung von ca. 1200 m. Die beiden Schnittstellen sind nicht austauschbar.

Ist ein USB-Konsolenkabel dasselbe wie ein Ethernet-Kabel?

Nein. Beide verwenden zwar einen RJ45-Stecker, aber ein Konsolenkabel überträgt serielle Signale an den Management-Port eines Geräts. Ein Ethernet-Kabel überträgt Netzwerkdaten. Sie sind nicht gegeneinander austauschbar.

Kann ich anstelle eines USB-zu-RS232-Kabels ein USB-zu-TTL-Kabel verwenden?

Nein. Sie verwenden unterschiedliche Spannungspegel und Signalpolaritäten. Die Verwendung des falschen Typs birgt das Risiko von Kommunikationsausfällen und potenziellen Hardwareschäden.

Warum funktioniert mein USB-zu-Seriell-Kabel nicht unter macOS?

Dies ist meist ein Treiberproblem. Prüfen Sie, welchen Chipsatz Ihr Kabel verwendet, und laden Sie den aktuellen Treiber von der Website des Chipsatzherstellers herunter. Prolific PL2303-Kabel weisen bekanntermaßen Kompatibilitätsprobleme mit bestimmten macOS-Versionen auf.

Zusammenfassung: Welches Kabel benötigen Sie?

Autor

Franck Yan
Gründer | Farsince Connectivity Solutions

Franck Yan ist der Gründer von Farsince und verfügt über mehr als 13 Jahre Erfahrung in der Kabel- und Verbindungsindustrie. Er arbeitet eng mit globalen Kunden an Lösungen für Rechenzentren, Industrieanlagen und Netzwerke zusammen.