Seriell port - hva er det, hva er det for og typer

Seriell port er i dag en av hovedformene for kommunikasjon mellom eksterne enheter og datamaskiner i dag. Et grensesnitt som vi kan finne i absolutt alle eksterne enheter som vi har på skrivebordet vårt, så vel som inne i utstyret vårt.

Innholdsindeks

Vi vil prøve å forklare driften av serieporten, samt hovedgrensesnittene som vi for øyeblikket finner. Og hvis du ikke vet hva forskjellene er med parallellporten, vil vi også bruke tid på å differensiere dem.

Hva er en serieport

Hvis du ser på kablene du har akkurat nå på skrivebordet som kobler tastaturmus eller USB-flash-stasjon til datamaskinen din, vil du se serielle kommunikasjonsgrensesnitt.

Seriell port er et digitalt datakommunikasjonsgrensesnitt der informasjon blir overført sekvensielt bit for bit av ledere. På denne måten bør en serieport sende all informasjonen i ett etter hvert, mens en parallellport vil sende flere bits samtidig. Seriell datagrensesnitt eller seriell port fungerer under RS-232-standarden.

Så tror du en serieport er tregere enn en parallell? Nå om dagen har vi mye raskere serieporter. Selv om disse selvfølgelig ikke samsvarer med den kommenterte standarden, men er forbedrede versjoner som fullstendig gjør den opprinnelige serielle porten foreldet. Å være den enkleste å implementere, med bedre kompatibilitet og uendelig mer utbredt.

Seriell port og maskinvaredrift

Denne porten fungerer asynkront, takket være en protokoll som initierer overføring med et " start " signal som forbereder mottakeren til å motta ordet (biter). Etter å ha sendt dette ordet, som vil være en ASCII-kode for hvert tegn, sendes et " stopp " -signal slik at mottakeren hviler etter koding av ordet og venter på å motta et annet.

Vi har tre typer seriell kommunikasjon:

• Simplex: Overføring er ensrettet, det vil si at det er en enkelt avsender og en enkelt mottaker, for eksempel i kringkastingskommunikasjon. Dupleks: Hver ende kan være en sender og mottaker samtidig, så forskjellige kabler brukes til å sende og motta, eller bølger med forskjellige frekvenser brukes for å unngå blanding. Semi-tosidig: Det ligner på tosidig overføring, men når den ene overfører den andre lytter, for eksempel til to walki-talkier.

På denne måten må vi forstå at i en kommunikasjon med en seriell port må begge enhetene ha en inngang og en utgang, så enhetene er delt inn i kategoriene DTE (Data Terminal Equipment) og DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Så en datamaskin vil være for en DTE mens DCE ville være modemet eller programmerbare kortet. For å koble til to DTE-er eller to DCE-er, bør en nullbro brukes til å krysse begge signalene.

For å administrere kommunikasjonsgrensesnittet har vi en UART- eller USART-brikke (Universal Asynchronous Transmitter and Receiver). Funksjonen er å konvertere signalene og spenningene til CPU til kommunikasjonsstandarden. UART 8250- brikken brukes til 8- og 16-biters prosessorer, mens UART 16550 brukes til resten fra IBM-datamaskiner.

RS-232 og Pinout serieport

RS-232

I databehandlingshistorien har den mest brukte porten vært den som overfører seriedata. Grensesnittet ble standardisert i 1962 takket være EIA / TIA RS-232C-standarden, for venner, RS-232 eller "anbefalt standard 232". I sin tur ble anbefalingen V.24 opprettet, som definerer kretsene og signalene til grensesnittet, og anbefalingen V.28, som definerer de elektriske aspektene.

Den mest utbredte kontakten var DB-25, senere forenklet til DB-9, direkte kalt RS-232. Det er viktig å ikke forveksle denne kontakten med den parallelle porten med samme navn, selv om den heter D-Sub. Det var (og er) fokusert på bruken i tilkoblinger mellom datamaskiner og eksterne enheter med tosidig tilkobling. For eksempel et modem, brytere og andre industrielle automatiseringskommunikasjonsenheter som programmerbare tavler, roboter og andre generelle forbrukerprodukter som digitale vaskemaskiner.

Deretter vil vi se pinnekonfigurasjonen til RS-232-porten i versjonen DB-9 og DB-25. I begge tilfeller har vi samme antall nyttige pinner.

Nåværende bruk av serieporten

Våre nåværende stasjonære datamaskiner har ikke lenger RS-232-porten implementert, siden USB er det mest aktuelle grensesnittet og praktisk talt er kompatibelt med alle typer elektroniske PCB-er. Men vi kan fortsatt finne denne PCI-serielle porten gjennom et utvidelseskort hvis vi dedikerer oss til programmering. Det er også mange RS-232 til USB-adaptere.

Dette er den grunnleggende bruken av DB-9 eller RS-232-porten i dag

• Modemer, brytere, rutere, satellittelefoner eller lastbalansere: Vi finner fremdeles denne typen porter eller overskrifter internt eller eksternt for å modifisere mikrokoden til eldre nettverksutstyr og ikke brukervennlig. Infrarød strekkodelesere: og annet relativt gammelt supermarkedutstyr. Programmerbare tavler, elektrisk måleutstyr og programvareskrubbere. Skrivere: eldre skrivere som ikke bruker et USB-grensesnitt eller en parallellkontakt, vanligvis datamaskiner som ikke har en USB for å oppdatere firmware.

Fremfor alt snakker vi om industrielle og nettverksenheter, der bruk forventes av brukere med teknisk kunnskap.

Seriell porthastighet (RS-232)

Før du ser på de nåværende versjonene av serieporten, er det verdt å vite litt om hastighetene dette har nådd etter maskinvare- og perifere oppdateringer:

Disse hastighetene måles i bits per sekund eller baud, et vanlig mål i modemer, og er ganske lave sammenlignet med serieportene som vi for tiden har som USB. Styres også direkte av programvare når det gjelder båndbredde og tilkobling til perifere enheter.

Utviklingen av serieporten til nåtid og hovedgrensesnitt

Vi forlater RS-232-porten for å lære mer om de mest brukte seriellportene i dag. Alle jobber under sin egen standard og ikke under RS-232 forhold, og blir administrert automatisk og autonomt av sin egen kontroller.

PS / 2

Denne porten ble første gang implementert på IBM PCer i 1987, og til og med i dag finner vi den på nåværende tavler. Funksjonen er å koble mus eller tastaturer i et uavhengig grensesnitt til USB. Den har totalt 6 pinner som er sirkulære, og i operativsystemet kan vi finne den som en COM-port.

Det er et toveis grensesnitt, og på de gamle brettene med RS-232 port delte det avbrudd med denne porten. I tillegg tillater det ikke hurtigbytte, så datamaskinen må startes på nytt for å oppdage den installerte perifere enheten igjen.

USB (Universal Serial Bus)

Hvem kjenner ikke i dag USB-porten? Vi kunne vie en hel artikkel til dette grensesnittet, og vi ville ikke fullføre det. Det er den mest brukte serielle porten i dag for å koble periferiutstyr av alle slag til en datamaskin.

Grensesnittet er nok med fire ledere hvorav den ene leverer spenning ved 5V, to av dem er ansvarlige for dataopplasting og nedlasting, og den siste er jordforbindelsen. Mens andre versjoner som micro USB har en femte pinne for å skille den fra Micro-A og Micro-B. Også senere versjoner USB 3.0 og fremover øker pinout for å tillate mer båndbredde.

Dette er versjonene og hastighetene som vi for øyeblikket har etterlatt versjon 1.0 og 1.1:

• USB 2.0: teoretisk hastighet på 480 Mbps (60 MB / s) med en strømforsyningskapasitet på 5V. USB 3.0: Øker hastigheten opp til 5 Gbps (600 MB / s), og kalles også USB 3.1 Gen1 eller USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Selv om det foreløpig heter USB 3.1 Gen2 eller USB 3.2 Gen2, er det slik det er etablert i 2019. Det øker hastigheten til 10 GB / sek. USB 3.2: Den øker hastigheten til 20 Gbps (2, 4 GB / s), og vi finner den med betegnelsen USB 3.2 Gen2x2. Denne porten ble implementert på slutten av 2019 på nye Intel- og AMD-brett.

Og siden 2014 har vi tilgjengelig USB Type-C-porten, som har 24 kontakter arrangert i to rader for å være fullstendig reversible. Denne typen kontakt er mye brukt for bærbare enheter som smarttelefon eller periferiutstyr. For tiden kan vi finne USB-C type 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 og 3.2 Gen2x2. I tillegg er den i stand til å implementere DisplayPort 1.4 og Thunderbolt 3-tilkobling med en belastning på opptil 100W.

Firewire

Også kjent som sin IEEE 1394- standard, er det den amerikanske versjonen av USB før grensesnittet i seg selv også utvidet i dette området, og etterlater dette serielle grensesnittet langt etter i ytelse.

Det er en kontakt lik USB, selv om den har et spiss hjørne og har 4, 6, 9 og opptil 12 pinner avhengig av versjon . For øyeblikket er den fullstendig erstattet av USB 2.0 og utover.

Det er fire versjoner av Firewire i henhold til båndbredden deres

• Firewire 400: fungerer på 50 MB / s Firewire 800: når 100 MB / s Firewire s1600: hastighet på 200 MB / s Firewire s3200: siste versjon som fungerer på 400 MB / s

Video-porter

Videoportene fungerer også under en seriell type buss, dette er D-Sub, også kjent som VGA, DVI i sine forskjellige versjoner og HDMI- og DisplayPort- portene som de nyeste grensesnittene og brukes sammen med Thunderbolt under USB Type- C.

Den raskeste vil være HDMI-porten og DisplayPort. I det første tilfellet er vi i versjon 2.0b med en båndbredde på 14, 4 Gbps, og snart kommer vi til versjon 2.1 som øker til 42.6 Gbps som støtter oppløsninger på opptil 8K ved 120 Hz. Og i tilfelle av DisplayPort har vi operasjonsversjon 1.4 på 49.65 Gbps som støtter 8K-oppløsninger ved 60 Hz.

SATA og PCIe-grensesnitt

Og til slutt de viktigste grensesnittene på datamaskinen vår: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) for harddisker, og PCIe eller PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) for intern kommunikasjon av komponenter.

SATA er grensesnittet som erstattet PATA for tilkoblinger av lagringsenheter på datamaskiner med generelt forbruk. Den maksimale båndbredden i SATA III-versjonen er 6 Gbps, som har vært omtrent 600 MB / s. Den bruker en mye mindre kontakt enn IDE og med en enkelt enhetstilkobling per grensesnitt, noe som også tillater varmplugging. Det fungerer ved å bruke AHCI (Advanced Host Controller Interface) -protokoll, og er også tilgjengelig på M.2-grensesnitt for solid state-stasjoner.

PCI-Express er den sentrale linjebussen for det sentrale kortet, som lar oss koble høyhastighetskomponenter direkte til spor som er installert på hovedkortet. Vi vil kalle disse utvidelseskortene. For tiden finner vi brett med PCI-Express i versjon 4.0, der hver av datafeltene har en båndbredde på 2000 MB / s (16 Gbps) samtidig og oppover, en ekte barbaritet sammenlignet med portene eksternt. De kobler til NVMe SSD-er, grafikkort, nettverkskort, etc. I tillegg kommuniserer nordbroen eller brikkesettet med prosessoren med en buss av denne typen.

Forskjeller mellom serieport og parallellport

Vi har ennå ikke sett hoved- eller hovedforskjellen mellom serieporten og parallellporten. Dette ligger i driften, siden en parallell port sender informasjonsbitene samtidig og i form av pakker. Hver av disse bitene, som for eksempel kan være en ASCII-kode, blir sendt av en annen leder, som har så mange ledere som biter blir sendt samtidig. I tillegg til disse vil det også være andre ekstra ledere for timing, bakken og andre signaler.

Parallelle porter er for eksempel Centronics-typen for skrivere, PATA-bussen (IDE) for harddisker og SCSI-bussen også for harddisker. I dem er varm tilkobling ikke tillatt, og strømmen til den tilkoblede perifere er heller ikke. De støtter langt færre periferiutstyr som er koblet til den samme bussen, og er i dag stort sett avskrevet.

Konklusjoner og koblinger av interesse

Seriell port i RS-232 standard og senere versjoner har bare blitt stående for rent industriell og sporadisk bruk med datautstyr til forbruker. En port som utvilsomt markerte en før og etter i tilkoblingene til utstyr og periferiutstyr, spesielt i nettverk for å oppdatere firmwaren til modemer.

For øyeblikket bruker vi alle USB i de forskjellige versjonene, siden det er en mye mindre port og mye høyere hastighet. I tillegg støtter den varme tilkoblinger (Plug And Play) og jevn strømforsyning på opptil 100W i Thunderbolt 3-grensesnittet under USB Type-C som kan nå opp til 40 Gbps.

Hvis du vil vite mer om porter eller nettverk, overlater vi deg til disse artiklene:

Kjente du RS-232-porten, har du noen gang brukt den? Hvis du kjenner flere serieinnlegg eller har spørsmål, kan du legge dem igjen i kommentarene.