Port serial - pentru ce este vorba, pentru ce este vorba și tipuri

Portul serial este în prezent una dintre principalele forme de comunicare între dispozitive externe și computere. O interfață pe care o putem găsi în absolut toate perifericele pe care le avem pe desktop, precum și în interiorul echipamentelor noastre.

Indice de conținut

Vom încerca să explicăm funcționarea portului serial, precum și principalele interfețe pe care le găsim în prezent. Și dacă nu știți care sunt diferențele cu portul paralel, vom petrece și timp diferențindu-le.

Ce este un port serial

Dacă aruncați o privire asupra cablurilor pe care le aveți chiar acum pe birou care conectează mouse-ul tastaturii sau unitatea flash USB la computer, veți vedea interfețe de comunicare în serie.

Portul serial este o interfață de comunicare digitală a datelor în care informațiile sunt transmise secvențial bit de bi de către conductori. În acest fel, un port serial ar trebui să trimită toate informațiile într-un bit după altul, în timp ce un port paralel ar trimite mai mulți biți simultan. Interfața de date seriale sau portul serial funcționează în conformitate cu standardul RS-232.

Deci credeți că un port serial este mai lent decât unul paralel? Ei bine, în zilele noastre avem porturi seriale mult mai rapide. Deși, desigur, acestea nu se conformează neapărat la standardul comentat, ci sunt versiuni îmbunătățite care fac ca total portul serial nativ să fie învechit. Fiind cel mai ușor de implementat, cu o compatibilitate mai bună și infinit mai răspândită.

Port serial și operare hardware

Acest port funcționează asincron, datorită unui protocol care inițiază transmiterea cu un semnal de „ pornire ” care pregătește receptorul pentru a primi cuvântul (biți). După trimiterea acestui cuvânt, care va fi un cod ASCII pentru fiecare caracter, se transmite un semnal de „ oprire ”, astfel încât receptorul să se odihnească după ce codifică cuvântul și așteaptă să primească altul.

Avem trei tipuri de comunicare în serie:

• Simplex: Transmiterea este unidirecțională, adică există un singur expeditor și un singur receptor, de exemplu, în comunicațiile transmise. Duplex: Fiecare capăt poate fi un emițător și un receptor simultan, deci fie pentru a trimite și primi cabluri diferite, fie ondule cu frecvențe diferite sunt folosite pentru a evita amestecarea. Semi-duplex: este similar cu transmisia duplex, dar atunci când unul îi transmite celuilalt ascultă, de exemplu, două discuții walki.

În acest fel, trebuie să înțelegem că într-o comunicare cu un port serial, ambele dispozitive trebuie să aibă o intrare și o ieșire, astfel încât dispozitivele sunt împărțite în categoriile DTE (Data Terminal Equipment) și DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Deci un computer ar fi pentru un DTE, în timp ce DCE ar fi un modem sau o placă programabilă. Pentru a conecta două DTE-uri sau două DCE-uri, trebuie să se folosească o punte nulă pentru a traversa ambele semnale.

Pentru a gestiona interfața de comunicare avem un cip UART sau USART (transmițător și receptor asincron universal). Funcția sa este de a converti semnalele și tensiunile CPU în standardul de comunicare. Cipul UART 8250 este folosit pentru procesoare de 8 și 16 biți, în timp ce UART 16550 este folosit pentru restul de pe computere IBM.

RS-232 și port serial Pinout

RS-232

În istoria informaticii, cel mai utilizat port a fost cel care transmite date seriale. Interfața sa a fost standardizată în 1962, grație standardului EIA / TIA RS-232C, pentru prieteni, RS-232 sau „Standardul recomandat 232”. La rândul său, a fost creată recomandarea V.24, care definește circuitele și semnalele interfeței, iar recomandarea V.28, care definește aspectele electrice.

Cel mai răspândit conector a fost DB-25, ulterior simplificat la DB-9, numit direct RS-232. Este important să nu confundați acest conector cu portul paralel cu același nume, deși se numește D-Sub. A fost (și este) axat pe utilizarea sa în conexiuni între computere și dispozitive externe cu conexiuni duplex. De exemplu, un modem, comutatoare și alte dispozitive de comunicare pentru automatizări industriale, cum ar fi placi programabile, roboți și alte produse de larg consum , cum ar fi mașinile de spălat digitale.

În continuare, vom vedea configurația pin a portului RS-232 în versiunile sale DB-9 și DB-25. În ambele cazuri avem același număr de pini utili.

Utilizările curente ale portului serial

Calculatoarele noastre desktop actuale nu mai au portul RS-232 implementat, deoarece USB este cea mai actuală interfață și este practic compatibil cu toate tipurile de PCB-uri electronice. Dar tot putem găsi acest port serial PCI printr-o placă de expansiune dacă ne dedicăm programării. De asemenea, există numeroase adaptoare RS-232 la USB.

Acestea sunt utilizările fundamentale ale portului DB-9 sau RS-232 astăzi

• Modemuri, comutatoare, routere, telefoane prin satelit sau echilibrătoare de încărcare: găsim în continuare acest tip de porturi sau anteturi interne sau externe pentru a modifica microcodurile echipamentelor de rețea mai vechi și nu pot fi gestionate de utilizator. Cititoare de coduri de bare cu infraroșu: și alte echipamente relativ vechi de supermarket. Plăci programabile, echipamente electrice de măsurare și scrubbers software. Imprimante: imprimante mai vechi care nu utilizează interfață USB sau conector paralel, în general computere care nu au un USB pentru a-și actualiza firmware-ul.

Mai presus de toate, vorbim despre dispozitive industriale și de rețea, unde utilizatorii sunt așteptați de utilizatorii cu cunoștințe tehnice.

Viteza portului serial (RS-232)

Înainte de a privi versiunile actuale ale portului serial, merită să știți un pic despre vitezele pe care acestea le- au atins după actualizări hardware și periferice:

Aceste viteze sunt măsurate în biți pe secundă sau în baud, o măsură comună în modemuri și sunt destul de mici în comparație cu porturile seriale pe care le avem în prezent ca USB. De asemenea, este gestionat direct de software în ceea ce privește lățimea de bandă și conexiunea la periferic.

Evoluția portului serial până în prezent și interfețele principale

Lăsăm în urmă portul RS-232 pentru a afla mai multe despre cele mai utilizate porturi seriale astăzi. Toate funcționează în conformitate cu standardul propriu și nu în condiții RS-232, fiind gestionate automat și autonom de propriul controler.

PS / 2

Acest port a fost implementat pentru prima oară pe PC-urile IBM în 1987 și chiar astăzi îl găsim pe plăci actuale. Funcția sa este de a conecta șoareci sau tastaturi într-o interfață independentă la USB. Are un număr de 6 pini fiind circular și în sistemul de operare îl putem găsi ca port COM.

Este o interfață bidirecțională, iar pe placi vechi cu port RS-232 a împărțit întreruperea cu acest port. În plus, nu permite schimbarea la cald, astfel încât computerul ar trebui să fie repornit pentru a detecta din nou perifericul instalat.

USB (Universal Serial Bus)

Cine nu cunoaște astăzi portul USB? Am putea dedica un articol întreg acestei interfețe și nu am termina. Este cel mai utilizat port serial astăzi pentru a conecta periferice de toate tipurile la un computer.

Interfața sa este suficientă cu 4 conductoare dintre care unul furnizează tensiune la 5V, doi dintre ei sunt responsabili de încărcarea și descărcarea datelor, iar ultimul este conexiunea la sol. În timp ce alte versiuni, cum ar fi micro USB, au un al cincilea pin pentru a-l distinge de Micro-A și Micro-B. De asemenea, versiunile ulterioare USB 3.0 își cresc mai mult pinout-ul pentru a permite mai multă lățime de bandă.

Acestea sunt versiunile și viteza pe care le-am lăsat în prezent versiunile 1.0 și 1.1 în urmă:

• USB 2.0: viteză teoretică de 480 Mbps (60 MB / s) cu o capacitate de alimentare de 5V. USB 3.0: crește viteza până la 5 Gbps (600 MB / s) și mai este numit USB 3.1 Gen1 sau USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Deși în prezent se numește USB 3.1 Gen2 sau USB 3.2 Gen2, așa s-a stabilit în 2019. Își crește viteza la 10 Gbps (1.2 GB / s) USB 3.2: Crește viteza la 20 Gbps (2, 4 GB / s) și îl vom găsi cu denumirea USB 3.2 Gen2x2. Acest port a fost implementat la sfârșitul anului 2019 pe noi placi Intel și AMD.

Și din 2014 avem disponibil portul USB Type-C, care are 24 de contacte aranjate în două rânduri pentru a fi complet reversibile. Acest tip de conector este utilizat pe scară largă pentru dispozitive portabile precum Smartphone sau periferice. În prezent , putem găsi USB-C de tip 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 și 3.2 Gen2x2. În plus, este capabil să implementeze conexiunea DisplayPort 1.4 și Thunderbolt 3 cu o încărcare de până la 100W.

Firewire

Cunoscută și sub denumirea de standard IEEE 1394, este versiunea americană a USB-ului înainte ca interfața în sine să se extindă și în această zonă, lăsând această interfață serială mult în urmă în ceea ce privește performanțele.

Este un conector similar cu USB, deși are un colț îndreptat și are 4, 6, 9 și până la 12 pini în funcție de versiune . În prezent a fost înlocuit complet de USB 2.0 în continuare.

Există 4 versiuni de Firewire în funcție de lățimea de bandă, fiind

• Firewire 400: funcționează la 50 MB / s Firewire 800: atinge 100 MB / s Firewire s1600: viteză de 200 MB / s Firewire s3200: ultima versiune care funcționează la 400 MB / s

Porturi video

Porturile video funcționează de asemenea sub un autobuz de tip serial, acestea sunt D-Sub, cunoscute și sub numele de VGA, DVI în versiunile sale diferite și porturile HDMI și DisplayPort ca fiind interfețele cele mai actuale și utilizate împreună cu Thunderbolt sub tip USB- C.

Cel mai rapid va fi portul HDMI și DisplayPort. În primul caz suntem în versiunea 2.0b cu o lățime de bandă de 14, 4 Gbps și în curând vom trece la versiunea 2.1 care crește până la 42, 6 Gbps susțin rezoluții de până la 8K la 120 Hz. Și în cazul DisplayPort avem versiunea de operare 1.4 la 49, 65 Gbps care acceptă rezoluții 8K la 60 Hz.

Interfață SATA și PCIe

Și în sfârșit cele mai importante interfețe ale computerului nostru: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) pentru hard disk-uri și PCIe sau PCI-E (Periferice Component Interconnect - Express) pentru comunicarea internă a componentelor.

SATA este interfața care a înlocuit PATA pentru conexiunile dispozitivelor de stocare în computerele cu consum general. Lățimea sa maximă de bandă în versiunea SATA III este de 6 Gbps, care a fost de aproximativ 600 MB / s. Utilizează un conector mult mai mic decât IDE și cu o conexiune la un singur dispozitiv pe interfață, permițând și conectarea la cald. Funcționează folosind protocolul AHCI (Advanced Host Controller Interface) și este disponibil și pe interfețele M.2 pentru unități de stare solidă.

PCI-Express este magistrala serială internă a plăcii chintessențiale, care ne permite să conectăm componente de mare viteză direct în sloturile instalate pe placa de bază. Vom numi aceste carduri de expansiune. În prezent găsim plăci cu PCI-Express în versiunea sa 4.0, în care fiecare dintre benzile de date au o lățime de bandă de 2000 MB / s (16 Gbps) la încărcare și descărcare simultan, o adevărată barbaritate în comparație cu porturile extern. Conectează SSD-uri NVMe, plăci grafice, plăci de rețea etc. În plus, podul nordic sau chipsetul comunică cu CPU cu un autobuz de acest tip.

Diferențele dintre portul serial și portul paralel

Încă trebuie să vedem diferența principală sau principală între portul serial și portul paralel. Acest lucru se află în funcționarea sa, deoarece un port paralel trimite biți de informații în același timp și sub formă de pachete. Fiecare dintre acești biți, care poate fi, de exemplu, un cod ASCII este trimis de un conductor diferit, având apoi tot atâția conductori ca biți sunt trimiși în același timp. Pe lângă acestea, vor exista și alte conductoare suplimentare pentru sincronizare, împământare și alte semnale.

Porturile paralele sunt, de exemplu, tipul Centronics pentru imprimante, bus PATA (IDE) pentru hard disk-uri și bus SCSI, de asemenea, pentru hard disk-uri. În ele, conexiunea la cald nu este permisă și nici puterea perifericului conectat. Ele acceptă mult mai puține periferice conectate la același autobuz și sunt în prezent în mare parte depășite.

Concluzii și legături de interes

Portul serial din standardul său RS-232 și versiunile ulterioare a fost lăsat doar pentru utilizare pur industrială și sporadică cu echipamente de calcul pentru consumatori. Un port care, fără îndoială, a marcat un înainte și un ulterior în conexiunile echipamentelor și periferice, în special în rețelele de actualizare a firmware-ului modemurilor.

În prezent , cu toții utilizăm USB în versiunile sale diferite, deoarece este un port mult mai mic și o viteză mult mai mare. În plus, acceptă conexiuni la cald (Plug And Play) și chiar alimentare cu până la 100W în interfața Thunderbolt 3 sub USB Type-C, capabil să atingă până la 40 Gbps.

Dacă doriți să aflați mai multe despre porturi sau rețele, vă lăsăm aceste articole:

Știați portul RS-232, l-ați folosit vreodată? Dacă cunoașteți mai multe postări în serie sau aveți întrebări, le puteți lăsa în comentarii.