Послідовний порт - що це таке, для чого це та типи

Сьогодні послідовний порт є однією з основних форм зв'язку між зовнішніми пристроями та комп'ютерами сьогодні. Інтерфейс, який ми можемо знайти в абсолютно всіх периферійних пристроях, які є у нас на робочому столі, а також всередині нашого обладнання.

Зміст індексу

Ми спробуємо пояснити роботу послідовного порту, а також основні інтерфейси, які ми знаходимо в даний час. І якщо ви не знаєте, в чому полягають відмінності з паралельним портом, ми також проведемо час, розрізняючи їх.

Що таке серійний порт

Якщо ви подивитесь на кабелі, які у вас зараз є на столі, які підключають мишу клавіатури або USB-флешку до комп'ютера, ви побачите послідовний інтерфейс зв'язку.

Послідовний порт - це цифровий інтерфейс для передачі даних, в якому інформація передається провідниками послідовно по бітах. Таким чином послідовний порт повинен надсилати всю інформацію один біт за іншим, тоді як паралельний порт одночасно надсилатиме кілька біт. Інтерфейс послідовних даних або послідовний порт працює за стандартом RS-232.

Отже, ви вважаєте, що послідовний порт повільніше, ніж паралельний? Ну а сьогодні ми маємо набагато швидші послідовні порти. Хоча, звичайно, вони не обов'язково відповідають коментованому стандарту, але є вдосконаленими версіями, які повністю заставляють рідний серійний порт застарілим. Будучи найпростішим у впровадженні, з кращою сумісністю та нескінченно більш широким розповсюдженням.

Послідовна робота порту та обладнання

Цей порт працює асинхронно, завдяки протоколу, який ініціює передачу сигналом " пуск ", який готує приймач до прийому слова (біт). Після відправлення цього слова, яке буде кодом ASCII для кожного символу, надсилається сигнал " стоп ", щоб приймач відпочивав після кодування слова і чекав отримання іншого.

У нас є три типи послідовного зв'язку:

• Простий: передача однонаправлена, тобто є один відправник і один приймач, наприклад, в широкомовному зв'язку. Дуплекс: Кожен кінець може бути одночасно передавачем і приймачем, тому для надсилання та прийому використовуються різні кабелі або використовуються хвилі з різною частотою, щоб уникнути змішування. Напівдуплекс: Він схожий на дуплексну передачу, але коли один передає інший, слухає, наприклад, два уокі-токі.

Таким чином, ми повинні розуміти, що в комунікації з послідовним портом обидва пристрої повинні мати вхід і вихід, тому пристрої поділяються на категорії DTE (обладнання для терміналу передачі даних) та DCE (обладнання для припинення ланцюга даних).. Таким чином, комп'ютер був би для DTE, тоді як DCE буде модемом або програмованою картою. Щоб з'єднати два DTE або два DCE, для перетину обох сигналів слід використовувати нульовий міст.

Для управління інтерфейсом зв'язку у нас є чіп UART або USART (Універсальний асинхронний передавач і приймач). Його функція полягає в перетворенні сигналів і напруг процесора в стандарт зв'язку. Мікросхема UART 8250 використовується для 8 і 16 бітових процесорів, тоді як UART 16550 використовується для решти комп'ютерів IBM.

Серійний порт RS-232 та Pinout

RS-232

В історії обчислень найбільш широко використовуваним портом був той, який передає серійні дані. Її інтерфейс був стандартизований в 1962 році завдяки стандарту EIA / TIA RS-232C, для друзів, RS-232 або "Рекомендованому стандарту 232". У свою чергу, була створена рекомендація V.24, яка визначає схеми та сигнали інтерфейсу, та рекомендація V.28, яка визначає електричні аспекти.

Найпоширенішим з'єднувачем був DB-25, згодом спрощений до DB-9, безпосередньо названий RS-232. Важливо не плутати цей роз'єм з паралельним портом з однойменною назвою, хоча він називається D-Sub. Він був (і є) зосереджений на його використанні у з'єднаннях між комп'ютерами та зовнішніми пристроями з двосторонніми з'єднаннями. Наприклад, модем, комутатори та інші комунікаційні пристрої промислової автоматизації, такі як програмовані дошки, роботи та інші загальні споживчі товари, такі як цифрові пральні машини.

Далі ми побачимо контактну конфігурацію порту RS-232 у його версіях DB-9 та DB-25. В обох випадках у нас однакова кількість корисних штифтів.

Поточне використання послідовного порту

На наших нинішніх настільних комп'ютерах більше не використовується порт RS-232, оскільки USB - це найсучасніший інтерфейс і практично сумісний з усіма типами електронних плат. Але ми все ще можемо знайти цей послідовний порт PCI через карту розширення, якщо присвятимо себе програмуванню. Також є багато адаптерів RS-232 до USB.

Це основні можливості використання порту DB-9 або RS-232 сьогодні

• Модеми, комутатори, маршрутизатори, супутникові телефони або балансири навантаження: ми все ще знаходимо внутрішні чи зовнішні порти та заголовки для зміни мікрокоду старого мережевого обладнання та не керованого користувачем. Інфрачервоні зчитувачі штрих-кодів: та інше відносно старе обладнання супермаркету. Програмовані плати, електричне вимірювальне обладнання та програмні скрубери. Принтери: старші принтери, які не використовують інтерфейс USB або паралельний роз'єм, як правило, комп'ютери, які не мають USB для оновлення прошивки.

Перш за все, мова йде про промислові та мережеві пристрої, де використання очікують користувачі з технічними знаннями.

Швидкість послідовного порту (RS-232)

Перш ніж ознайомитись з поточними версіями послідовного порту, варто трохи ознайомитися зі швидкістю, яка досягла після апаратних та периферійних оновлень:

Ці швидкості вимірюються в бітах на секунду або бод, що є загальним показником у модемах, і вони досить низькі порівняно з послідовними портами, які у нас зараз є USB. Також безпосередньо керується програмним забезпеченням з точки зору пропускної здатності та підключення до периферійних пристроїв.

Еволюція послідовного порту до теперішнього часу та основних інтерфейсів

Ми залишаємо порт RS-232 позаду, щоб дізнатися більше про найбільш використовувані сьогодні послідовні порти. Усі вони працюють за власним стандартом, а не за умовами RS-232, управляючись автоматично та автономно власним контролером.

PS / 2

Цей порт вперше був реалізований на комп'ютерах IBM в 1987 році, і навіть сьогодні ми знаходимо його на поточних платах. Його функція полягає в підключенні мишей або клавіатур в незалежному інтерфейсі до USB. Всього 6 штифтів кругові, і в операційній системі ми можемо знайти його як COM-порт.

Це двосторонній інтерфейс, і на старих платах з портом RS-232 він розділяв переривання з цим портом. Крім того, це не дозволяє гарячої заміни, тому комп'ютер доведеться перезапустити, щоб знову виявити встановлену периферію.

USB (універсальна послідовна шина)

Хто сьогодні не знає порт USB? Ми могли б присвятити цілій статті цьому інтерфейсу, і ми не закінчили. Це сьогодні найбільш широко використовуваний послідовний порт для підключення периферійних пристроїв усіх типів до комп'ютера.

Його інтерфейсу достатньо для 4-х провідників, з яких один подає напругу на 5 В, два з них відповідають за завантаження та завантаження даних, а останній - заземлення. У той час як інші версії, такі як мікро USB, мають 5-й штир, щоб відрізнити його від Micro-A та Micro-B. Крім того, пізніші версії USB 3.0 і далі збільшують свій роз'єм, щоб дозволити більше пропускної здатності.

Це версії та швидкості, які ми зараз залишаємо позаду версій 1.0 та 1.1:

• USB 2.0: теоретична швидкість 480 Мбіт / с (60 Мб / с) з потужністю живлення 5В. USB 3.0: збільшує швидкість до 5 Гбіт / с (600 МБ / с), а також її називають USB 3.1 Gen1 або USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Хоча в даний час його називають USB 3.1 Gen2 або USB 3.2 Gen2, саме так це було встановлено у 2019 році. Це збільшує швидкість до 10 Гбіт / с (1, 2 ГБ / с) USB 3.2: збільшує швидкість до 20 Гбіт / с (2, 4 ГБ / с), і ми знайдемо його за номіналом USB 3.2 Gen2x2. Цей порт був впроваджений наприкінці 2019 року на нових платах Intel та AMD.

І з 2014 року у нас є порт USB Type-C, який має 24 контакти, розташовані в два ряди, щоб бути повністю реверсивними. Цей тип роз’ємів широко використовується для портативних пристроїв, таких як смартфон або периферійні пристрої. В даний час ми можемо знайти USB-C типу 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 та 3.2 Gen2x2. Крім того, він здатний реалізувати підключення DisplayPort 1.4 та Thunderbolt 3 з навантаженням до 100 Вт.

Firewire

Також відомий як його стандарт IEEE 1394, це американська версія USB до того, як сам інтерфейс також розширився в цій області, залишивши цей серійний інтерфейс далеко позаду в продуктивності.

Це роз'єм, подібний до USB, хоча із загостреним кутом та має 4, 6, 9 та до 12 контактів залежно від версії . В даний час він повністю замінений на USB 2.0.

Існує 4 версії Firewire відповідно до їх пропускної здатності

• Firewire 400: працює зі швидкістю 50 Мб / с Firewire 800: досягає 100 Мб / с Firewire s1600: швидкість 200 Мб / с. Firewire s3200: остання версія працює на частоті 400 Мб / с

Порти відео

Відеопорти також працюють під шиною послідовного типу, це D-Sub, також відомий як VGA, DVI в різних його версіях та порти HDMI та DisplayPort як найбільш актуальні інтерфейси і використовуються разом із Thunderbolt під USB Type- C.

Найшвидшими будуть порт HDMI та DisplayPort. У першому випадку ми знаходимось у версії 2.0b з пропускною здатністю 14, 4 Гбіт / с, і незабаром перейдемо до версії 2.1, яка збільшується до 42, 6 Гбіт / с, підтримуючи роздільну здатність до 8 К при 120 Гц. І у випадку DisplayPort у нас працює операційна версія 1.4 на 49, 65 Гбіт / с, підтримує 8К роздільну здатність при 60 Гц.

Інтерфейс SATA та PCIe

І нарешті найважливіші інтерфейси нашого комп’ютера: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) для жорстких дисків та PCIe або PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) для внутрішньої комунікації компонентів.

SATA - це інтерфейс, який замінив PATA для підключення пристроїв зберігання даних на комп'ютерах загального споживання. Його максимальна пропускна здатність у версії SATA III становить 6 Гбіт / с, що становить приблизно 600 Мб / с. Він використовує набагато менший роз'єм, ніж IDE, і з одним з'єднанням пристрою на один інтерфейс, що також дозволяє гаряче підключення. Він працює за допомогою протоколу AHCI (Advanced Host Controller Interface), а також доступний на інтерфейсах M.2 для твердотільних накопичувачів.

PCI-Express - це внутрішня послідовна шина квинтесенціальної плати, яка дозволяє нам підключати високошвидкісні компоненти безпосередньо в слоти, встановлені на материнській платі. Ми будемо називати ці карти розширення. В даний час ми знаходимо плати з PCI-Express у версії 4.0, у якій кожна з смуг даних має пропускну здатність 2000 Мб / с (16 Гбіт / с) одночасно вгору і вниз, справжня варварство порівняно з портами зовнішній. Вони підключають NVMe SSD, графічні карти, мережеві карти тощо. Крім того, північний міст або чіпсет зв’язуються з процесором шиною такого типу.

Відмінності між послідовним портом і паралельним портом

Ми ще не побачили основної чи основної різниці між послідовним портом та паралельним портом. Це полягає в його роботі, оскільки паралельний порт одночасно і у вигляді пакетів надсилає біти інформації. Кожен з цих бітів, який може бути, наприклад, кодом ASCII, надсилається іншим провідником, маючи тоді стільки провідників, скільки бітів одночасно. На додаток до них будуть також інші додаткові провідники для синхронізації, заземлення та інших сигналів.

Паралельні порти - це, наприклад, тип принтерів Centronics для принтерів, шина PATA (IDE) для жорстких дисків і шина SCSI також для жорстких дисків. У них гаряче з'єднання не дозволено, а також потужність підключеної периферії. Вони підтримують набагато менше периферійних пристроїв, підключених до однієї шини, і в даний час значною мірою застаріли.

Висновки та зв’язки, що цікавлять

Серійний порт у стандарті RS-232 та пізніших версіях залишився лише для промислового та спорадичного використання із споживчим обчислювальним обладнанням. Порт, який, безперечно, позначав до і після підключення обладнання та периферійних пристроїв, особливо в мережах для оновлення мікропрограмного забезпечення модемів.

В даний час ми всі використовуємо USB в різних його версіях, оскільки це набагато менший порт і набагато більша швидкість. Крім того, він підтримує гарячі підключення (Plug And Play) і навіть джерело живлення до 100 Вт в інтерфейсі Thunderbolt 3 під USB Type-C, здатний досягати до 40 Гбіт / с.

Якщо ви хочете дізнатися більше про порти чи мережі, ми залишаємо вам наступні статті:

Чи знали ви порт RS-232, чи використовували ви його коли-небудь? Якщо ви знаєте більше публікацій серії або маєте якісь запитання, можете залишити їх у коментарях.