USB-シリアル変換ケーブルは、シリアルポートを内蔵していない新しいコンピュータと、シリアルポートを必要とする古いデバイスを接続するために使用します。ケーブル内のチップセットは、USB信号をターゲットデバイスのシリアル信号（RS232、RS485、RS422、TTL UART、またはRJ45経由のコンソールインターフェース）に変換します。

このようなケーブルは、産業オートメーション、ネットワーク機器制御、組み込み開発、ITサポートなどの分野で広く使用されています。適切なケーブルは、対象機器のシリアルインターフェースに基づいて選択する必要があります。

USB-シリアル変換ケーブルにはどのような種類がありますか？

主な種類は5つあります。いずれも、さまざまなシリアル規格とアプリケーショングループに焦点を当てています。

USB-RS232変換ケーブル

RS232は、最も普及している従来のシリアル通信システムです。シングルエンド信号方式に基づいており、2つのデバイスをポイントツーポイント通信で接続できます。有効伝送距離は約15メートルです。

ほとんどのシリアル端末はDB9コネクタ（9ピン）を使用しますが、旧型の機器ではDB25コネクタ（25ピン）を使用するものもあります。RS232ポートは、PLC、POS端末、実験機器、産業用コントローラ、旧型コンピュータなどに搭載されています。

一般的な用途：

• PLCのプログラミングと診断
• バーコードスキャナーとPOS端末の接続
• 実験室および測定機器の構成
• 従来の産業用コントローラへのアクセス

ご購入前に、機器のポートの種類（オスかメスか）と、ストレートケーブルかヌルモデム（クロスオーバー）ケーブルのどちらが必要かをご確認ください。これらは互換性がありません。

USB-RS485変換ケーブル

RS485の差動信号方式は、2線式（A/B）バスで使用されます。高い耐ノイズ性を持ち、ケーブル長は約1200メートルまで対応可能で、1つのバス上に2台以上のデバイス、つまり標準的な実装では最大32ノードを接続できます。

RS485は、産業オートメーション分野で最も普及しているプロトコルであるModbus RTUの物理層です。また、BACnet MS/TP、DALI、エネルギー計測システムなどにも応用されています。

一般的な用途：

• Modbus RTUによるPLC、VFD、センサーとの通信
• ビルオートメーションおよび空調システム
• エネルギーメーターおよびサブメータリングネットワーク
• SCADAデータ収集

最も重要な点：ほとんどのRS485システムは半二重通信方式です。つまり、データは毎回逆方向に流れます。コンバータは送受信方向を切り替える機能が必要です。運用中のModbusネットワークに組み込む前に、この切り替えが自動的に行われる（自動方向制御）ことを確認してください。

USB-RS422ケーブル

RS422はRS485タイプの差動規格ですが、専用の送受信ペア（つまり、2本ではなく4本のワイヤ）を使用して全二重通信を行うように設計されています。長距離ケーブルでの使用が可能で、1つの送信機で複数の受信機を駆動できます。

RS422は、全二重差動通信が必要な産業用制御システム、モーションコントロールインターフェース、特殊機器などで使用されています。ほとんどのUSB-RS485変換アダプタはRS422モードにも対応しています。配線図を参照して、4線式接続が使用されていることを確認してください。

USB-RJ45コンソールケーブル

マネージドルーター、スイッチ、ファイアウォールなどのネットワーク機器の管理には、通常RJ45ソケットであるコンソールポートが使用され、これにより直接的なローカル管理が可能になります。このポートは機器のイーサネットインターフェースには接続されず、シリアル信号を伝送します。

USB-RJ45コンソールケーブルを使用すると、エンジニアはIPアクセスが利用できない場合でも、ノートパソコンを介してデバイスのCLIに直接アクセスし、デバイスの設定、ファームウェアの復旧、またはトラブルシューティングを行うことができます。

RJ45コンソールケーブルとイーサネットケーブルはコネクタの形状は同じですが、電気的特性が異なります。一方はシリアルデータを伝送し、もう一方はネットワークデータを伝送します。そのため、互換性はありません。

また、ゲーム機のポートのピン配置はメーカーによって異なる場合があるので注意してください。お持ちの機器との互換性を必ず確認してください。

一部のUPSシステムや旧式のネットワーク機器など、他のデバイスでは、RJ45ソケットの代わりに6ピンRJ11/RJ12（6P6Cまたは6P4C）の管理スロットが設計されています。また、これらのデバイスには適切なケーブルが必要です。

USB-TTL UARTケーブル

TTL UARTケーブルは、USB信号をマイクロコントローラや開発ボードに必要な論理レベルのシリアル信号に変換します。ファームウェアのデバッグ、ブートローダーへのアクセス、シングルボードコンピュータへのシリアルコンソール接続などでよく使用されるデバイスです。

電圧レベルは重要です。TTL UARTケーブルには3.3Vと5Vの2種類の電圧があります。5Vケーブルを使用すると、3.3Vデバイスが損傷する可能性があります。使用前に、デバイスが必要とするロジックレベルを必ず確認してください。

シリアル接続側は通常、デュポンワイヤまたは2.54mmピンヘッダーを使用します。共通ピンはGND、TX、RXで、その他にVCCピンやフロー制御ピンを備えたケーブルもあります。TXケーブルはデバイスのRXに接続し、RXケーブルはTXに接続する必要があります。

一般的な用途：

• マイクロコントローラおよびMCUファームウェアのデバッグ
• ESP8266 / ESP32 / Arduino シリアル通信
• Raspberry PiとSBCのシリアルコンソールへのアクセス
• IoTデバイスのブートローダーとファームウェアの書き込み

USB-C - シリアルケーブル

上記のすべてのタイプにはUSB-C版があります。変換方法は似ていますが、ホスト側のコネクタ形状が異なります。ノートパソコンにUSB-Cポートしかない場合は、追加のアダプタを使用する必要がなくなります。

比較：RS232、RS485、RS422、およびTTL UART

USB-シリアル変換ケーブルにはドライバーが必要ですか？

はい、ほとんどの場合そうです。ケーブル内部のチップセットは、ホストコンピュータ上に仮想COMポートを作成するためのドライバを必要とします。市場の大部分を占めるチップセットは以下の4種類です。

個人で使用する場合は、ドライバのインストールは簡単です。複数のマシンや本番環境に展開する場合は、ケーブルを選択する前に、ご使用のOSバージョンに対応するドライバが利用可能かどうかを確認してください。

適切なUSB-シリアルケーブルの選び方

1. 対象デバイスのシリアルインターフェースを特定します。

デバイスのマニュアルを確認してください。規格（RS232/RS485/RS422/TTL/コンソール）、コネクタの種類（DB​​9、DB25、RJ45、端子台、ピンヘッダー）、そしてTTLの場合はロジック電圧レベルを確認してください。この手順を踏むだけで、ほとんどの選択ミスを防ぐことができます。

2. USBコネクタをコンピュータに合わせてください。

USB-Aはデスクトップパソコンや旧型ノートパソコンで依然として一般的です。お使いの機器にUSB-Cポートしかない場合は、USB-Cバージョンを直接ご購入ください。

3. OSとドライバーの互換性を確認する。

最新のmacOSバージョンまたはWindows 11 ARMを使用している場合は、チップセットがご使用の環境に対応した安定したドライバをサポートしていることを確認してください。

4．職場環境を考慮する。

オフィスや研究室での使用には、標準的なケーブルで十分です。産業現場での使用には、以下を検討してください。

• EMI（電磁干渉）の多い環境向けシールドケーブル
• 偶発的な接続解除を防ぐためのDB9コネクタのロック機構

• 機器間に接地電位差が存在する場合の電気的絶縁

よくある質問

USB-シリアル変換ケーブルは何に使用されますか？

これは、シリアルポートを内蔵していない最新のコンピュータを、RS232、RS485、RS422、TTL UART、またはコンソールインターフェースを使用する機器に接続します。一般的な用途としては、産業機器の設定、ネットワーク機器の管理、組み込み開発などがあります。

USB-RS232変換とUSB-RS485変換の違いは何ですか？

RS232はシングルエンド方式でポイントツーポイント接続、通信距離は約15mです。RS485は差動方式で、1つのバス上で複数のデバイスをサポートし、最大約1200mまで動作します。両者は互換性がありません。

USBコンソールケーブルはイーサネットケーブルと同じですか？

いいえ。どちらもRJ45プラグを使用しますが、コンソールケーブルはシリアル信号をデバイスの管理ポートに伝送します。イーサネットケーブルはネットワークデータを伝送します。これらは互いに代用できません。

USB-RS232変換ケーブルの代わりに、USB-TTL変換ケーブルを使用しても構いませんか？

いいえ。これらは異なる電圧レベルと信号極性を使用します。間違った種類のものを使用すると、通信障害やハードウェアの損傷につながる可能性があります。

なぜ私のUSB-シリアル変換ケーブルはmacOSで動作しないのですか？

これはほとんどの場合、ドライバの問題です。ケーブルに使用されているチップセットを確認し、チップセットメーカーのウェブサイトから最新のドライバをダウンロードしてください。Prolific PL2303ケーブルは、特定のmacOSバージョンとの互換性に問題があることが知られています。

要約：どのケーブルが必要ですか？

著者

フランク・ヤン
創業者 | Farsince Connectivity Solutions

フランク・ヤンはFarsinceの創設者であり、ケーブルおよび接続業界で13年以上の経験を持ち、データセンター、産業、ネットワーク接続ソリューションに関して世界中の顧客と緊密に連携してきました。