Последовательный порт - что это, для чего он нужен и типы

В настоящее время последовательный порт является одной из основных форм связи между внешними устройствами и компьютерами. Интерфейс, который мы можем найти абсолютно во всех периферийных устройствах, которые есть у нас на рабочем столе, а также внутри нашего оборудования.

Указатель содержания

Мы попытаемся объяснить работу последовательного порта, а также основные интерфейсы, которые мы в настоящее время находим. И если вы не знаете, в чем различия с параллельным портом, мы также потратим время на их дифференциацию.

Что такое последовательный порт

Если вы посмотрите на кабели, которые у вас есть прямо сейчас на столе, которые соединяют мышь с клавиатурой или флэш-накопитель USB с вашим компьютером, вы увидите интерфейсы последовательной связи.

Последовательный порт представляет собой цифровой интерфейс передачи данных, в котором информация передается последовательно побитово проводниками. Таким образом, последовательный порт должен отправлять всю информацию в один бит за другим, в то время как параллельный порт будет отправлять несколько битов одновременно. Интерфейс последовательных данных или последовательный порт работает по стандарту RS-232.

Так вы думаете, последовательный порт медленнее, чем параллельный? Ну, в настоящее время у нас намного быстрее последовательных портов. Хотя, конечно, они не обязательно соответствуют закомментированному стандарту, но являются улучшенными версиями, которые полностью делают собственный последовательный порт устаревшим. Быть простым в реализации, с лучшей совместимостью и бесконечно более распространенным.

Последовательный порт и работа оборудования

Этот порт работает асинхронно, благодаря протоколу, который инициирует передачу с помощью сигнала « старт », который подготавливает приемник к получению слова (биты). После отправки этого слова, которое будет кодом ASCII для каждого символа, посылается сигнал « стоп », так что получатель отдыхает после кодирования слова и ожидает получения другого.

У нас есть три типа последовательной связи:

• Симплекс: передача является однонаправленной, то есть существует один отправитель и один получатель, например, в широковещательной связи. Дуплекс: каждый конец может быть передатчиком и приемником одновременно, поэтому для отправки и приема используются разные кабели, или используются волны с разными частотами, чтобы избежать смешивания. Полудуплекс: это похоже на дуплексную передачу, но когда один передает, другой слушает, например, две рации.

Таким образом, мы должны понимать, что при связи с последовательным портом оба устройства должны иметь вход и выход, поэтому устройства делятся на категории DTE (оконечное оборудование данных) и DCE (оконечное оборудование цепи передачи данных)., Таким образом, компьютер предназначен для DTE, а DCE - для модема или программируемой карты. Для соединения двух ООД или двух АКД необходимо использовать нулевой мост для пересечения обоих сигналов.

Для управления коммуникационным интерфейсом у нас есть микросхема UART или USART (универсальный асинхронный передатчик и приемник). Его функция заключается в преобразовании сигналов и напряжений процессора в стандарт связи. Чип UART 8250 используется для 8- и 16-разрядных процессоров, а UART 16550 - для остальных компьютеров IBM.

RS-232 и распиновка последовательного порта

RS-232

В истории вычислений наиболее широко используемый порт был тем, который передает последовательные данные. Его интерфейс был стандартизирован в 1962 году благодаря стандарту EIA / TIA RS-232C, для друзей, RS-232 или «Рекомендуемому стандарту 232». В свою очередь, была создана рекомендация V.24, в которой определены схемы и сигналы интерфейса, и рекомендация V.28, в которой определены электрические аспекты.

Самым распространенным разъемом был DB-25, позже упрощенный до DB-9, непосредственно называемый RS-232. Важно не путать этот разъем с параллельным портом с тем же именем, хотя он называется D-Sub. Он был (и остается) ориентированным на его использование в соединениях между компьютерами и внешними устройствами с дуплексными соединениями. Например, модем, коммутаторы и другие устройства связи промышленной автоматизации, такие как программируемые платы, роботы и другие обычные потребительские товары, такие как цифровые стиральные машины.

Далее мы увидим конфигурацию контактов порта RS-232 в версиях DB-9 и DB-25. В обоих случаях у нас одинаковое количество полезных пинов.

Текущее использование последовательного порта

Наши современные настольные компьютеры больше не имеют встроенного порта RS-232, поскольку USB является самым современным интерфейсом и практически совместим со всеми типами электронных печатных плат. Но мы все еще можем найти этот последовательный порт PCI через плату расширения, если посвятим себя программированию. Также есть много адаптеров RS-232 для USB.

Это фундаментальное использование порта DB-9 или RS-232 сегодня.

• Модемы, коммутаторы, маршрутизаторы, спутниковые телефоны или балансировщики нагрузки: мы все еще находим внутренние или внешние порты или заголовки этого типа, чтобы изменять микрокод старого сетевого оборудования и не управлять им. Инфракрасные считыватели штрих-кода: и другое относительно старое оборудование для супермаркетов. Программируемые платы, электроизмерительное оборудование и программные скрубберы. Принтеры: старые принтеры, которые не используют интерфейс USB или параллельный разъем, как правило, компьютеры, у которых нет USB для обновления встроенного программного обеспечения.

Прежде всего, речь идет о промышленных и сетевых устройствах, использование которых ожидается пользователями с техническими знаниями.

Скорость последовательного порта (RS-232)

Прежде чем смотреть на текущие версии последовательного порта, стоит немного узнать о скоростях, достигнутых после обновления аппаратного и периферийного оборудования:

Эти скорости измеряются в битах в секунду или в бодах, что является обычной мерой в модемах, и они довольно низкие по сравнению с последовательными портами, которые мы в настоящее время имеем в качестве USB. Также напрямую управляется программным обеспечением с точки зрения пропускной способности и подключения к периферии.

Эволюция последовательного порта в настоящее время и основные интерфейсы

Мы оставляем порт RS-232, чтобы узнать больше о наиболее часто используемых последовательных портах. Все они работают по своему собственному стандарту, а не в условиях RS-232, управляя автоматически и автономно своим собственным контроллером.

PS / 2

Этот порт был впервые внедрен на ПК IBM в 1987 году, и даже сегодня мы встречаем его на современных платах. Его функция заключается в подключении мыши или клавиатуры в независимом интерфейсе к USB. Он имеет 6 круглых контактов, и в операционной системе мы можем найти его как COM-порт.

Это двунаправленный интерфейс, и на старых платах с портом RS-232 он разделял прерывание с этим портом. Кроме того, он не позволяет выполнять горячую замену, поэтому необходимо будет перезагрузить компьютер, чтобы снова обнаружить установленное периферийное устройство.

USB (универсальная последовательная шина)

Кто сегодня не знает USB-порт? Мы могли бы посвятить целую статью этому интерфейсу, и мы не закончили бы. На сегодняшний день это наиболее широко используемый последовательный порт для подключения периферийных устройств всех типов к компьютеру.

Его интерфейса достаточно с 4 проводниками, один из которых подает напряжение на 5 В, два из них отвечают за загрузку и выгрузку данных, а последний - заземление. В то время как другие версии, такие как micro USB, имеют 5-й контакт, чтобы отличать его от Micro-A и Micro-B. Кроме того, более поздние версии USB 3.0 и далее увеличивают свою распиновку, чтобы увеличить пропускную способность

Это те версии и скорости, которые у нас есть, оставив версии 1.0 и 1.1 позади:

• USB 2.0: теоретическая скорость 480 Мбит / с (60 МБ / с) с блоком питания 5В. USB 3.0: увеличивает скорость до 5 Гбит / с (600 МБ / с) и также называется USB 3.1 Gen1 или USB 3.2 Gen1. USB 3.1: хотя в настоящее время он называется USB 3.1 Gen2 или USB 3.2 Gen2, именно так он был создан в 2019 году. Он увеличивает скорость до 10 Гбит / с (1, 2 ГБ / с). USB 3.2: увеличивает скорость до 20 Гбит / с (2, 4 ГБ / с) и мы найдем его с номиналом USB 3.2 Gen2x2. Этот порт был реализован в конце 2019 года на новых платах Intel и AMD.

А с 2014 года у нас есть порт USB Type-C, который имеет 24 контакта, расположенных в два ряда, чтобы быть полностью обратимыми. Этот тип разъема широко используется для портативных устройств, таких как смартфон или периферийные устройства. В настоящее время мы можем найти USB-C типа 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 и 3.2 Gen2x2. Кроме того, он способен реализовать соединение DisplayPort 1.4 и Thunderbolt 3 с нагрузкой до 100 Вт.

Firewire

Также известный как стандарт IEEE 1394, это американская версия USB до того, как сам интерфейс также расширился в этой области, оставив этот последовательный интерфейс далеко позади в производительности.

Это разъем, похожий на USB, но с острым углом и имеющий 4, 6, 9 и до 12 контактов в зависимости от версии . В настоящее время он был полностью заменен USB 2.0 и выше.

Существует 4 версии Firewire в зависимости от их пропускной способности,

• Firewire 400: работает со скоростью 50 МБ / с. Firewire 800: достигает 100 МБ / с. Firewire s1600: скорость 200 МБ / с. Firewire s3200: последняя версия работает со скоростью 400 МБ / с.

Видео порты

Видеопорты также работают по шине последовательного типа, это D-Sub, также известный как VGA, DVI в его различных версиях и порты HDMI и DisplayPort как самые современные интерфейсы, которые используются вместе с Thunderbolt под USB Type- C.

Самым быстрым будет порт HDMI и DisplayPort. В первом случае мы находимся в версии 2.0b с пропускной способностью 14, 4 Гбит / с, и вскоре мы перейдем к версии 2.1, которая увеличивается до 42, 6 Гбит / с с поддержкой разрешений до 8 Кбит / с при частоте 120 Гц. У DisplayPort работает версия 1.4 со скоростью 49, 65 Гбит / с, поддерживающая разрешение 8K при 60 Гц.

Интерфейс SATA и PCIe

И, наконец, наиболее важные интерфейсы нашего компьютера: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) для жестких дисков и PCIe или PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) для внутренней связи компонентов.

SATA - это интерфейс, который заменил PATA для подключения устройств хранения данных в компьютерах общего пользования. Его максимальная пропускная способность в версии SATA III составляет 6 Гбит / с, что составляет примерно 600 МБ / с. Он использует гораздо меньший разъем, чем IDE, и с одним соединением устройства на интерфейс, что также позволяет осуществлять горячее подключение. Он работает с использованием протокола AHCI (Advanced Host Controller Interface), а также доступен на интерфейсах M.2 для твердотельных накопителей.

PCI-Express - это самая типичная внутренняя последовательная шина платы, которая позволяет подключать высокоскоростные компоненты непосредственно в разъемы, установленные на материнской плате. Мы будем называть эти карты расширения. В настоящее время мы находим платы с PCI-Express в его версии 4.0, в которой каждая из линий передачи данных имеет пропускную способность 2000 МБ / с (16 Гбит / с) одновременно вверх и вниз, что является настоящим варварством по сравнению с портами. внешний. Они подключают твердотельные накопители NVMe, видеокарты, сетевые карты и т. Д. Кроме того, северный мост или чипсет связываются с процессором по шине этого типа.

Различия между последовательным портом и параллельным портом

Нам еще предстоит увидеть основное или основное отличие между последовательным портом и параллельным портом. Это заключается в его работе, поскольку параллельный порт отправляет биты информации одновременно и в форме пакетов. Каждый из этих битов, который может быть, например, кодом ASCII, отправляется другим проводником, тогда как количество проводников отправляется одновременно. В дополнение к ним будут также другие дополнительные проводники для синхронизации, заземления и других сигналов.

Параллельными портами являются, например, тип Centronics для принтеров, шина PATA (IDE) для жестких дисков и шина SCSI также для жестких дисков. В них горячее соединение не разрешено, равно как и питание подключенного периферийного устройства. Они поддерживают гораздо меньше периферийных устройств, подключенных к одной шине, и в настоящее время в значительной степени устарели.

Выводы и интересные ссылки

Последовательный порт в его стандарте RS-232 и более поздних версиях оставлен только для чисто промышленного и спорадического использования с потребительским компьютерным оборудованием. Порт, который, несомненно, помечен до и после в подключениях оборудования и периферийных устройств, особенно в сетях для обновления прошивки модемов.

В настоящее время мы все используем USB в разных его версиях, так как это гораздо меньший порт и намного более высокая скорость. Кроме того, он поддерживает горячее подключение (Plug And Play) и даже источник питания до 100 Вт в интерфейсе Thunderbolt 3 через USB Type-C, способный достигать скорости до 40 Гбит / с.

Если вы хотите узнать больше о портах или сетях, мы оставляем вас с этими статьями:

Знаете ли вы порт RS-232, использовали ли вы его когда-либо? Если вы знаете больше постов серии или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете оставить их в комментариях.