Сериен порт - какво е, за какво е и типове

Понастоящем серийният порт е една от основните форми на комуникация между външни устройства и компютри. Интерфейс, който можем да намерим в абсолютно всички периферни устройства, които имаме на нашия десктоп, както и вътре в нашето оборудване.

Индекс на съдържанието

Ще се опитаме да обясним работата на серийния порт, както и основните интерфейси, които намираме в момента. И ако не знаете какви са разликите с паралелния порт, ние също ще отделим време за диференцирането им.

Какво е сериен порт

Ако погледнете кабелите, които имате в момента на бюрото, които свързват клавиатурата на мишката или USB флаш устройството към вашия компютър, ще видите серийни комуникационни интерфейси.

Серийният порт е цифров интерфейс за комуникация на данни, в който информацията се предава последователно по бит от проводници. По този начин сериен порт трябва да изпраща цялата информация един след друг, докато паралелен порт ще изпраща няколко бита едновременно. Интерфейсът на серийните данни или серийният порт работи по стандарта RS-232.

Така че мислите ли, че сериен порт е по-бавен от паралелен? Е, в днешно време имаме много по-бързи серийни портове. Въпреки че, разбира се, те не отговарят непременно на коментирания стандарт, но са подобрени версии, които напълно правят родния сериен порт остарял. Като най-лесният за изпълнение, с по-добра съвместимост и безкрайно по-широко разпространен.

Работа на сериен порт и хардуер

Този порт работи асинхронно, благодарение на протокол, който инициира предаването със сигнал " старт ", който подготвя приемника да получи думата (битове). След изпращане на тази дума, която ще бъде ASCII код за всеки символ, се изпраща сигнал за спиране, така че приемникът да почива след кодиране на думата и чака да получи друг.

Имаме три типа серийна комуникация:

• Симплекс: Предаването е еднопосочно, тоест има един изпращач и един приемник, например в излъчващите комуникации. Дуплекс: Всеки край може да бъде едновременно предавател и приемник, така че за изпращане и получаване се използват различни кабели или се използват вълни с различни честоти, за да се избегне смесването. Полудуплекс: Подобно е на дуплекс предаването, но когато единият предава другия, слуша например две уоки токи.

По този начин трябва да разберем, че при комуникация със сериен порт и двете устройства трябва да имат вход и изход, така че устройствата са разделени на категории DTE (Data Terminal Equipment) и DCE (Data Circuit Terination Equipment) категории., Така че компютърът би бил за DTE, докато DCE би бил модем или програмируема карта. За свързване на два DTE или два DCE трябва да се използва нулев мост за пресичане на двата сигнала.

За управление на комуникационния интерфейс имаме UART или USART чип (Универсален асинхронен предавател и приемник). Неговата функция е да преобразува сигналите и напреженията на процесора в комуникационния стандарт. Чипът UART 8250 се използва за 8 и 16 битови процесори, докато UART 16550 се използва за останалите компютри от IBM.

RS-232 и сериен порт Pinout

RS-232

В историята на компютърните технологии най-широко използваният порт е този, който предава серийни данни. Интерфейсът му е стандартизиран през 1962 г. благодарение на стандарта EIA / TIA RS-232C, за приятели, RS-232 или "Препоръчителен стандарт 232". От своя страна беше създадена препоръката V.24, която определя веригите и сигналите на интерфейса, и препоръката V.28, която определя електрическите аспекти.

Най-разпространеният конектор беше DB-25, по-късно опростен до DB-9, директно наречен RS-232. Важно е да не бъркате този конектор с едноименния паралелен порт, въпреки че се нарича D-Sub. Той беше (и е) фокусиран върху използването му във връзки между компютри и външни устройства с дуплексни връзки. Например модем, превключватели и други комуникационни устройства за индустриална автоматизация, като програмируеми дъски, роботи и други общи потребителски продукти, като цифрови перални машини.

След това ще видим пиновата конфигурация на RS-232 порта в неговата версия DB-9 и DB-25. И в двата случая имаме еднакъв брой полезни щифтове.

Текущо използване на серийния порт

Нашите настоящи настолни компютри вече нямат внедрен RS-232 порт, тъй като USB е най-актуалният интерфейс и е практически съвместим с всички видове електронни печатни платки. Но все пак можем да намерим този PCI сериен порт чрез разширителна карта, ако се посветим на програмирането. Също така има много RS-232 към USB адаптери.

Това са основните приложения на DB-9 или RS-232 порта днес

• Модеми, комутатори, рутери, сателитни телефони или балансиращи натоварвания: все още намираме вътрешни или външни този тип портове или заглавки, за да модифицираме микрокода на по-старо мрежово оборудване и не може да се управлява от потребителя. Инфрачервени четци за баркодове: и друго сравнително старо оборудване в супермаркета. Програмируеми табла, електрическо измервателно оборудване и софтуерни скрубер. Принтери: по-стари принтери, които не използват USB интерфейс или паралелен конектор, обикновено компютри, които нямат USB за актуализиране на своя фърмуер.

Преди всичко говорим за индустриални и мрежови устройства, където използването им се очаква от потребители с технически познания.

Скорост на сериен порт (RS-232)

Преди да разгледате текущите версии на серийния порт, струва си да знаете малко за скоростите, които са достигнали след хардуерни и периферни актуализации:

Тези скорости се измерват в битове в секунда или бод, често срещана мярка в модемите и са доста ниски в сравнение със серийните портове, които в момента имаме като USB. Също така директно се управлява от софтуер по отношение на честотната лента и връзката към периферната.

Еволюцията на серийния порт до сегашното време и основните интерфейси

Оставяме RS-232 порта зад, за да научим повече за най-използваните серийни портове днес. Всички те работят по свой стандарт, а не при условия на RS-232, като се управляват автоматично и автономно от собствения си контролер.

PS / 2

Този порт за първи път е внедрен на IBM PC през 1987 г. и дори днес го намираме на текущите платки. Неговата функция е да свързва мишки или клавиатури в независим интерфейс към USB. Той има общо 6 пина, които са кръгли и в операционната система можем да го намерим като COM порт.

Той е двупосочен интерфейс и на старите платки с RS-232 порт той споделя прекъсване с този порт. Освен това тя не позволява гореща смяна, така че компютърът ще трябва да се рестартира, за да открие отново инсталираната периферна.

USB (универсална серийна шина)

Кой днес не знае USB порта? Бихме могли да посветим цяла статия на този интерфейс и не бихме довършили. Това е най-широко използваният сериен порт днес за свързване на периферни устройства от всякакъв вид към компютър.

Интерфейсът му е достатъчен с 4 проводника, от които един захранва напрежение при 5 V, два от тях отговарят за качване и изтегляне на данни, а последният е заземяващата връзка. Докато други версии като micro USB имат 5-ти пин, за да го различават от Micro-A и Micro-B. Също така по-късните версии USB 3.0 нататък увеличават извода си, за да позволят повече честотна лента.

Това са версиите и скоростите, които понастоящем изоставаме от версии 1.0 и 1.1:

• USB 2.0: теоретична скорост от 480 Mbps (60 MB / s) с капацитет на захранване от 5V. USB 3.0: Увеличава скоростта до 5 Gbps (600 MB / s), а също така се нарича USB 3.1 Gen1 или USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Въпреки че в момента се нарича USB 3.1 Gen2 или USB 3.2 Gen2, така е установено през 2019 г. Той увеличава скоростта си до 10 Gbps (1.2 GB / s) USB 3.2: Увеличава скоростта до 20 Gbps (2.4 GB / s) и ще го намерим с деноминацията USB 3.2 Gen2x2. Този порт е внедрен в края на 2019 г. на нови платки Intel и AMD.

И от 2014 г. имаме на разположение USB Type-C порт, който има 24 контакта, подредени в два реда, за да бъде напълно обратим. Този тип конектори се използват широко за преносими устройства като смартфон или периферни устройства. В момента можем да намерим USB-C тип 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 и 3.2 Gen2x2. В допълнение, той е в състояние да реализира DisplayPort 1.4 и Thunderbolt 3 връзка с натоварване до 100 W.

Firewire

Известен още като своя стандарт IEEE 1394, той е американската версия на USB, преди самият интерфейс да се разшири и в тази област, оставяйки този сериен интерфейс далеч назад в производителността.

Това е конектор, подобен на USB, макар и със заострен ъгъл и има 4, 6, 9 и до 12 пина в зависимост от версията . В момента той е напълно заменен от USB 2.0 нататък.

Има 4 версии на Firewire според тяхната честотна лента

• Firewire 400: работи с 50 MB / s Firewire 800: достига 100 MB / s Firewire s1600: скорост от 200 MB / s Firewire s3200: последна версия, работеща с 400 MB / s

Видео портове

Видеопортовете също работят под шина за сериен тип, това са D-Sub, известен също като VGA, DVI в различните му версии и портовете HDMI и DisplayPort като най-актуалните интерфейси и използвани заедно с Thunderbolt под USB Type- C.

Най-бързи ще бъдат HDMI портът и DisplayPort. В първия случай ние сме във версия 2.0b с честотна лента 14.4 Gbps, а скоро ще преминем към версия 2.1, която се увеличава до 42.6 Gbps, поддържаща резолюции до 8K при 120 Hz. И в случай на DisplayPort имаме операционна версия 1.4 при 49.65 Gbps, поддържаща 8K резолюции при 60 Hz.

SATA и PCIe интерфейс

И накрая, най-важните интерфейси на нашия компютър: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) за твърди дискове и PCIe или PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) за вътрешна комуникация на компоненти.

SATA е интерфейсът, който замени PATA за връзки на устройства за съхранение в компютри с общо потребление. Максималната му честотна лента във версията SATA III е 6 Gbps, което е приблизително 600 MB / s. Той използва много по-малък конектор от IDE и с единична връзка на устройството на интерфейс, което също позволява горещо включване. Тя работи с помощта на протокола AHCI (Advanced Host Controller Interface) и е налична и в M.2 интерфейси за твърди устройства.

PCI-Express е вътрешната серийна шина на квинтесенциалната платка, която ни позволява да свързваме високоскоростни компоненти директно в слотове, инсталирани на дънната платка. Ще наречем тези карти за разширение. Понастоящем намираме платки с PCI-Express във версията му 4.0, в която всяка от лентите за данни има честотна лента 2000 MB / s (16 Gbps) при едновременно качване и изтегляне, което е истинска варварство в сравнение с портовете външно. Те свързват NVMe SSD дискове, графични карти, мрежови карти и т.н. В допълнение, северният мост или чипсетът комуникира с процесора от шина от този тип.

Разлики между сериен и паралелен порт

Предстои да видим основната или основната разлика между серийния и паралелния порт. Това се крие в неговата работа, тъй като паралелен порт изпраща битовете информация едновременно и под формата на пакети. Всеки един от тези битове, който може да бъде например ASCII код, се изпраща от различен проводник, като тогава има толкова проводници, колкото битове са изпратени едновременно. В допълнение към тях ще има и други допълнителни проводници за синхронизиране, заземяване и други сигнали.

Паралелните портове са например типа Centronics за принтери, PATA шината (IDE) за твърди дискове и SCSI шината също за твърди дискове. В тях горещата връзка не е позволена, нито е мощността на свързаната периферна. Те поддържат много по-малко периферни устройства, свързани към една и съща шина, и понастоящем до голяма степен са остарели.

Заключения и връзки по интереси

Серийният порт в неговия стандарт RS-232 и по-нови версии е оставен само за чисто индустриална и спорадична употреба с потребителско изчислително оборудване. Пристанище, което несъмнено бележи преди и след това във връзките на оборудване и периферни устройства, особено в мрежи за актуализиране на фърмуера на модемите.

В момента всички използваме USB в различните му версии, тъй като той е много по-малък порт и много по-висока скорост. В допълнение, той поддържа горещи връзки (Plug And Play) и дори захранване до 100 W в интерфейса Thunderbolt 3 под USB Type-C, способен да достигне до 40 Gbps.

Ако искате да знаете повече за портове или мрежи, оставяме на вас следните статии:

Знаете ли RS-232 порта, ползвали ли сте го някога? Ако знаете повече публикации от сериали или имате някакви въпроси, можете да ги оставите в коментарите.