Seriel port - hvad er det, hvad er det til og typer

Den serielle port er i øjeblikket en af ​​de vigtigste former for kommunikation mellem eksterne enheder og computere i dag. En grænseflade, som vi kan finde i absolut alle de perifere enheder, vi har på vores desktop, såvel som inden i vores udstyr.

Indholdsindeks

Vi vil forsøge at forklare driften af ​​den serielle port samt de vigtigste grænseflader, som vi i øjeblikket finder. Og hvis du ikke ved, hvad der er forskellene med parallelporten, vil vi også bruge tid på at differentiere dem.

Hvad er en seriel port

Hvis du ser på de kabler, du har lige nu på skrivebordet, der forbinder tastaturmus eller USB-flashdrev til din computer, ser du serielle kommunikationsgrænseflader.

Den serielle port er en digital datakommunikationsgrænseflade , hvor information transmitteres sekventielt bit for bit af ledere. På denne måde skal en seriel port sende alle oplysningerne i den ene bit efter den anden, mens en parallelport vil sende flere bit samtidig. Seriel datainterface eller seriel port fungerer under RS-232 standarden.

Så tror du, at en seriel port er langsommere end en parallel? Nå i dag har vi meget hurtigere serielle porte. Selvom disse naturligvis ikke nødvendigvis er i overensstemmelse med den kommenterede standard, men er forbedrede versioner, der fuldstændigt gør den oprindelige serielle port forældet. At være den nemmeste at implementere, med bedre kompatibilitet og uendeligt mere udbredt.

Seriel port og hardwaredrift

Denne port fungerer asynkront takket være en protokol, der initierer transmission med et " start " signal, der forbereder modtageren til at modtage ordet (bit). Efter afsendelse af dette ord, der vil være en ASCII-kode for hvert tegn, sendes et “ stop ” -signal, så modtageren hviler efter kodning af ordet og venter på at modtage et andet.

Vi har tre typer seriekommunikation:

• Simplex: Transmission er ensrettet, det vil sige, at der er en enkelt afsender og en enkelt modtager, for eksempel i transmissionskommunikation. Duplex: Hver ende kan være en sender og modtager samtidigt, så forskellige kabler bruges til at sende og modtage, eller bølger med forskellige frekvenser bruges for at undgå blanding. Semi-duplex: Det ligner duplex transmission, men når den ene overfører den anden lytter for eksempel til to walki talkies.

På denne måde må vi forstå, at begge enheder i en kommunikation med en seriel port skal have et input og et output, så enhederne er opdelt i kategorierne DTE (Data Terminal Equipment) og DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Så en computer ville være til en DTE, mens DCE ville være modemet eller det programmerbare kort. For at forbinde to DTE'er eller to DCE'er skal en nullbro bruges til at krydse begge signaler.

For at styre kommunikationsgrænsefladen har vi en UART- eller USART-chip (Universal Asynchronous Transmitter and Receiver). Dens funktion er at konvertere CPU's signaler og spændinger til kommunikationsstandarden. UART 8250- chippen bruges til 8 og 16 bit-processorer, mens UART 16550 bruges til resten fra IBM-computere.

RS-232 og Pinout seriel port

RS-232

I computerhistorien har den mest anvendte port været den, der transmitterer serielle data. Dens interface blev standardiseret i 1962 takket være EIA / TIA RS-232C-standarden for venner, RS-232 eller "anbefalet standard 232". Til gengæld blev henstillingen V.24 oprettet, der definerer kredsløb og signaler på grænsefladen, og anbefalingen V.28, der definerer de elektriske aspekter.

Det mest udbredte stik var DB-25, senere forenklet til DB-9, direkte kaldet RS-232. Det er vigtigt ikke at forveksle dette stik med den parallelle port med samme navn, selvom det kaldes D-Sub. Det var (og er) fokuseret på dets anvendelse i forbindelser mellem computere og eksterne enheder med dupleksforbindelser. F.eks. Et modem, switches og andre industrielle automatiseringskommunikationsenheder såsom programmerbare tavler, robotter og andre generelle forbrugerprodukter , såsom digitale vaskemaskiner.

Dernæst ser vi pin-konfigurationen af ​​RS-232-porten i dens version DB-9 og DB-25. I begge tilfælde har vi det samme antal nyttige stifter.

Aktuel anvendelse af den serielle port

Vores nuværende desktopcomputere har ikke længere RS-232-porten implementeret, da USB er den mest aktuelle grænseflade og praktisk taget er kompatibel med alle typer elektroniske printkort. Men vi kan stadig finde denne PCI-serielle port gennem et udvidelseskort, hvis vi dedikerer os til programmering. Der er også mange RS-232 til USB-adaptere.

Dette er de grundlæggende anvendelser af DB-9 eller RS-232-porten i dag

• Modemer, switches, routere, satellittelefoner eller load balancers: vi finder stadig interne eller eksterne denne type porte eller headere til at ændre mikrokoden for ældre netværksudstyr og ikke brugerhåndterbar. Infrarød stregkodelæsere: og andet relativt gammelt supermarkedudstyr. Programmerbare tavler, elektrisk måleudstyr og softwarevaskere. Printere: ældre printere, der ikke bruger en USB-interface eller parallelstik, normalt computere, der ikke har en USB til at opdatere deres firmware.

Frem for alt taler vi om industrielle og netværksenheder, hvor brug forventes af brugere med teknisk viden.

Seriel porthastighed (RS-232)

Inden man ser på de aktuelle versioner af den serielle port, er det værd at vide lidt om de hastigheder, dette har nået efter hardware- og perifere opdateringer:

Disse hastigheder måles i bit pr. Sekund eller baud, en almindelig måling i modemer og er ret lave sammenlignet med de serielle porte, som vi i øjeblikket har som USB. Administreres også direkte af software med hensyn til båndbredde og forbindelse til det perifere.

Udviklingen af ​​den serielle port til nutiden og hovedgrænseflader

Vi efterlader RS-232-porten for at lære mere om de mest brugte serielle porte i dag. Alle arbejder under deres egen standard og ikke under RS-232-betingelser, der administreres automatisk og autonomt af deres egen controller.

PS / 2

Denne port blev først implementeret på IBM PC'er i 1987, og selv i dag finder vi den på nuværende boards. Dens funktion er at forbinde mus eller tastaturer i en uafhængig interface til USB. Det har i alt 6 stifter, der er cirkulære, og i operativsystemet kan vi finde det som en COM-port.

Det er et tovejs interface, og på de gamle tavler med RS-232-port delte det afbrydelse med denne port. Derudover tillader det ikke hot swapping, så computeren bliver nødt til at blive genstartet for at registrere det installerede perifere udstyr igen.

USB (Universal Serial Bus)

Hvem kender ikke i dag USB-porten? Vi kunne dedikere en hel artikel til denne grænseflade, og vi ville ikke afslutte. Det er den mest udbredte serielle port i dag til at forbinde perifere enheder af enhver art til en computer.

Dens interface er tilstrækkelig med 4 ledere, hvoraf den ene leverer spænding ved 5V, to af dem er ansvarlige for data upload og download, og den sidste er jordforbindelsen. Mens andre versioner som micro USB har en 5. pin for at skelne den fra Micro-A og Micro-B. Senere versioner USB 3.0 og fremover øger deres pinout for at give mere båndbredde.

Dette er de versioner og hastigheder, som vi i øjeblikket har efterladt version 1.0 og 1.1:

• USB 2.0: teoretisk hastighed på 480 Mbps (60 MB / s) med en strømforsyningskapacitet på 5V. USB 3.0: Øger hastigheden op til 5 Gbps (600 MB / s) og kaldes også USB 3.1 Gen1 eller USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Selvom det i øjeblikket kaldes USB 3.1 Gen2 eller USB 3.2 Gen2, er det sådan, det er blevet oprettet i 2019. Det øger sin hastighed til 10 Gbps (1, 2 GB / s) USB 3.2: Det øger hastigheden til 20 Gbps (2, 4 GB / s), og vi finder det med betegnelsen USB 3.2 Gen2x2. Denne port blev implementeret i slutningen af ​​2019 på nye Intel og AMD boards.

Og siden 2014 har vi tilgængelig USB Type-C-porten, der har 24 kontakter arrangeret i to rækker for at være helt reversible. Denne type stik bruges i vid udstrækning til bærbare enheder som Smartphone eller perifere enheder. I øjeblikket kan vi finde USB-C type 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 og 3.2 Gen2x2. Derudover er det i stand til at implementere DisplayPort 1.4 og Thunderbolt 3-forbindelse med en belastning på op til 100W.

Firewire

Også kendt som sin IEEE 1394- standard, det er den amerikanske version af USB, før selve grænsefladen også udvides i dette område, hvilket efterlader denne serielle interface langt bagefter.

Det er et stik, der ligner USB, selvom det har et spids hjørne og har 4, 6, 9 og op til 12 stifter afhængigt af version . I øjeblikket er den blevet fuldstændigt erstattet af USB 2.0 og fremefter.

Der er 4 versioner af Firewire i henhold til deres båndbredde

• Firewire 400: fungerer ved 50 MB / s Firewire 800: når 100 MB / s Firewire s1600: hastighed på 200 MB / s Firewire s3200: seneste version ved 400 MB / s

Video-porte

Video-porte fungerer også under en seriel type-bus. Disse er D-Sub, også kendt som VGA, DVI i dens forskellige versioner og HDMI- og DisplayPort- porte som de mest aktuelle grænseflader og brugt sammen med Thunderbolt under USB Type- C.

Den hurtigste er HDMI-porten og DisplayPort. I det første tilfælde er vi i version 2.0b med en båndbredde på 14, 4 Gbps, og snart går vi til version 2.1, der øges til 42.6 Gbps, der understøtter opløsninger op til 8K ved 120 Hz. Og i tilfælde af DisplayPort vi har driftsversion 1.4 ved 49.65 Gbps, der understøtter 8K-opløsninger ved 60 Hz.

SATA og PCIe interface

Og endelig de vigtigste grænseflader på vores computer: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) til harddiske og PCIe eller PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) til intern kommunikation af komponenter.

SATA er grænsefladen, der erstattede PATA til tilslutninger af lagerenheder på almindelige forbrugscomputere. Dets maksimale båndbredde i SATA III-versionen er 6 Gbps, hvilket har været cirka 600 MB / s. Det bruger et meget mindre stik end IDE og med en enkelt enhedsforbindelse pr. Interface, hvilket også tillader varmstik. Det fungerer ved hjælp af AHCI-protokollen (Advanced Host Controller Interface) og er også tilgængelig på M.2-grænseflader til faststofdrev.

PCI-Express er den interne serielle bus, som gør det muligt for os at tilslutte højhastighedskomponenter direkte i slots, der er installeret på bundkortet. Vi kalder disse udvidelseskort. I øjeblikket finder vi plader med PCI-Express i sin version 4.0, hvor hver af datafelterne har en båndbredde på 2000 MB / s (16 Gbps) op og ned samtidig, en rigtig barbaritet sammenlignet med porte ekstern. De forbinder NVMe SSD'er, grafikkort, netværkskort osv. Derudover kommunikerer den nordlige bro eller chipset med CPU'en med en bus af denne type.

Forskelle mellem seriel port og parallel port

Vi har endnu ikke set den største eller den største forskel mellem den serielle port og den parallelle port. Dette ligger i dets drift, da en parallel port sender informationsbitene på samme tid og i form af pakker. Hver af disse bits, som for eksempel kan være en ASCII-kode, sendes af en anden leder, hvor så mange ledere som bits sendes på samme tid. Ud over disse vil der også være andre ekstra ledere til timing, jord og andre signaler.

Parallelle porte er for eksempel typen Centronics til printere, PATA-bus (IDE) til harddiske og SCSI-bus også til harddiske. I dem er varm forbindelse ikke tilladt, og heller ikke strømmen til den tilsluttede perifere. De understøtter langt færre perifere enheder, der er tilsluttet den samme bus, og er i øjeblikket stort set afskrevet.

Konklusioner og links af interesse

Serielporten i sin RS-232-standard og senere versioner er kun blevet efterladt til rent industriel og sporadisk brug sammen med beregningsudstyr til forbrugere. En port, der uden tvivl markerede en før og efter i forbindelserne mellem udstyr og perifere enheder, især i netværk til opdatering af firmwaren til modemer.

I øjeblikket bruger vi alle USB i dens forskellige versioner, da det er en meget mindre port og meget højere hastighed. Derudover understøtter det varme forbindelser (Plug And Play) og jævn strømforsyning på op til 100W i Thunderbolt 3-interface under USB Type-C, der kan nå op til 40 Gbps.

Hvis du vil vide mere om havne eller netværk, overlader vi dig med disse artikler:

Kendte du RS-232-porten, har du nogensinde brugt den? Hvis du kender flere serieindlæg eller har spørgsmål, kan du efterlade dem i kommentarerne.