Seriell port - vad är det, vad är det för och typer

Seriell port är för närvarande en av de viktigaste formerna för kommunikation mellan externa enheter och datorer idag. Ett gränssnitt som vi kan hitta i absolut alla kringutrustning som vi har på vårt skrivbord, såväl som inuti vår utrustning.

Innehållsindex

Vi kommer att försöka förklara hur serielporten fungerar, liksom de viktigaste gränssnitten som vi för närvarande hittar. Och om du inte vet vad som är skillnaderna med parallellporten kommer vi också att spendera tid på att skilja dem.

Vad är en serieport

Om du tittar på kablarna som du har just nu på skrivbordet som ansluter tangentbordsmusen eller USB-flashenheten till din dator ser du seriella kommunikationsgränssnitt.

Seriell port är ett digitalt datakommunikationsgränssnitt i vilket information överförs sekventiellt bit för bit av ledare. På detta sätt bör en serieport skicka all information i en bit efter den andra, medan en parallellport skickar flera bitar samtidigt. Seriell datagränssnitt eller seriell port fungerar enligt RS-232-standarden.

Så tror du att en serieport är långsammare än en parallell? Nåväl idag har vi mycket snabbare serieportar. Även om dessa naturligtvis inte nödvändigtvis överensstämmer med den kommenterade standarden, utan är förbättrade versioner som gör den ursprungliga seriella porten föråldrad. Att vara den enklaste att implementera, med bättre kompatibilitet och oändligt mer utbredd.

Seriell port och hårdvara

Denna port fungerar asynkront tack vare ett protokoll som initierar sändning med en " start " -signal som förbereder mottagaren att ta emot ordet (bitar). Efter att ha skickat detta ord, som kommer att vara en ASCII-kod för varje tecken, skickas en " stopp " -signal så att mottagaren vilar efter kodning av ordet och väntar på att få en annan.

Vi har tre typer av seriekommunikation:

• Simplex: Sändningen är enkelriktad, det vill säga det finns en enda avsändare och en enda mottagare, till exempel i sändningskommunikation. Duplex: Varje ände kan vara en sändare och mottagare samtidigt, så olika kablar används för att skicka och ta emot, eller vågor med olika frekvenser används för att undvika blandning. Halvduplex: Det liknar duplexöverföring, men när en överför den andra lyssnar till exempel på två walki-talkies.

På detta sätt måste vi förstå att i en kommunikation med en seriell port måste båda enheterna ha en ingång och en utgång, så enheterna är indelade i kategorierna DTE (Data Terminal Equipment) och DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Så en dator skulle vara för en DTE medan DCE skulle vara modemet eller det programmerbara kortet. För att ansluta två DTE: er eller två DCE: er bör en nollbrygga användas för att korsa båda signalerna.

För att hantera kommunikationsgränssnittet har vi ett UART- eller USART-chip (Universal Asynchronous Sändare och mottagare). Dess funktion är att konvertera CPU: s signaler och spänningar till kommunikationsstandarden. UART 8250- chipet används för 8 och 16 bitars processorer, medan UART 16550 används för resten från IBM-datorer.

RS-232 och Pinout seriell port

RS-232

I datorhistoriken har den mest använda porten varit den som överför seriell data. Dess gränssnitt standardiserades 1962 tack vare EIA / TIA RS-232C-standarden för vänner, RS-232 eller "Rekommenderad standard 232". I sin tur skapades rekommendationen V.24, som definierar gränssnittets kretsar och signaler, och rekommendationen V.28, som definierar de elektriska aspekterna.

Den mest utbredda kontakten var DB-25, senare förenklad till DB-9, direkt kallad RS-232. Det är viktigt att inte förväxla detta kontaktdon med parallellporten med samma namn, även om det kallas D-Sub. Det var (och är) fokuserat på dess användning i anslutningar mellan datorer och externa enheter med duplexanslutningar. Till exempel ett modem, switchar och andra industriella automatiseringskommunikationsenheter som programmerbara kort, robotar och andra allmänna konsumentprodukter såsom digitala tvättmaskiner.

Därefter ser vi stiftkonfigurationen för RS-232-porten i dess version DB-9 och DB-25. I båda fallen har vi samma antal användbara stift.

Aktuell användning av serieporten

Våra nuvarande stationära datorer har inte längre RS-232-porten implementerad, eftersom USB är det senaste gränssnittet och är praktiskt kompatibelt med alla typer av elektroniska kretskort. Men vi kan fortfarande hitta denna PCI-seriella port genom ett expansionskort om vi ägnar oss åt programmering. Det finns också många RS-232 till USB-adaptrar.

Dessa är de grundläggande användningarna av DB-9 eller RS-232-porten idag

• Modem, switchar, routrar, satellittelefoner eller lastbalanserare: vi hittar fortfarande interna eller externa denna typ av portar eller rubriker för att modifiera mikrokoden för äldre nätverksutrustning och inte kan hanteras av användaren. Infraröd streckkodsläsare: och annan relativt gammal mataffärsutrustning. Programmerbara kort, elektrisk mätutrustning och programvaruskrubber. Skrivare: äldre skrivare som inte använder ett USB-gränssnitt eller parallellkontakt, vanligtvis datorer som inte har en USB för att uppdatera sin firmware.

Framför allt talar vi om industri- och nätverksenheter, där användning förväntas av användare med teknisk kunskap.

Seriell porthastighet (RS-232)

Innan man tittar på de aktuella versionerna av serieporten är det värt att veta lite om hastigheterna som detta har nått efter hårdvaru- och perifera uppdateringar:

Dessa hastigheter mäts i bitar per sekund eller baud, ett vanligt mått i modem och är ganska låga jämfört med de seriella portarna som vi för närvarande har som USB. Hanteras också direkt av programvara när det gäller bandbredd och anslutning till kringutrustningen.

Utvecklingen av serieporten till nutid och huvudgränssnitt

Vi lämnar RS-232-porten bakom för att lära oss mer om de mest använda seriella portarna idag. Alla arbetar under sin egen standard och inte under RS-232 villkor, som hanteras automatiskt och autonomt av sin egen styrenhet.

PS / 2

Denna port implementerades först på IBM PCs 1987 och även i dag hittar vi den på nuvarande kort. Dess funktion är att ansluta möss eller tangentbord i ett oberoende gränssnitt till USB. Den har totalt 6 stift som är cirkulära och i operativsystemet kan vi hitta den som en COM-port.

Det är ett dubbelriktat gränssnitt och på de gamla korten med RS-232-port delade det avbrott med denna port. Dessutom tillåter det inte snabbbyte, så datorn måste starta om för att upptäcka den installerade kringutrustningen igen.

USB (Universal Serial Bus)

Vem känner inte idag USB-porten? Vi kunde ägna en hel artikel till detta gränssnitt och vi skulle inte avsluta. Det är den mest använda seriella porten idag för att ansluta kringutrustning av alla slag till en dator.

Dess gränssnitt räcker med fyra ledare varav en levererar spänning vid 5V, två av dem är ansvariga för uppladdning och nedladdning av data och den sista är jordanslutningen. Medan andra versioner som micro USB har en femte stift för att skilja den från Micro-A och Micro-B. Även senare versioner USB 3.0 och framåt ökar sin pinout för att möjliggöra mer bandbredd.

Dessa är de versioner och hastigheter som vi för närvarande lämnar version 1.0 och 1.1 bakom:

• USB 2.0: teoretisk hastighet på 480 Mbps (60 MB / s) med en strömförsörjningskapacitet på 5V. USB 3.0: Ökar hastigheten upp till 5 Gbps (600 MB / s) och kallas också USB 3.1 Gen1 eller USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Även om det för närvarande kallas USB 3.1 Gen2 eller USB 3.2 Gen2, så är det etablerat under 2019. Det ökar hastigheten till 10 Gbps (1, 2 GB / s) USB 3.2: Den ökar hastigheten till 20 Gbps (2, 4 GB / s) och vi hittar det med namnet USB 3.2 Gen2x2. Denna port implementerades i slutet av 2019 på nya Intel- och AMD-kort.

Och sedan 2014 har vi tillgängliga USB Type-C-porten, som har 24 kontakter arrangerade i två rader för att vara helt vändbara. Denna typ av kontaktdon används ofta för bärbara enheter som smartphone eller kringutrustning. För närvarande kan vi hitta USB-C typ 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 och 3.2 Gen2x2. Dessutom kan den implementera DisplayPort 1.4- och Thunderbolt 3-anslutning med en belastning på upp till 100W.

Firewire

Också känd som sin IEEE 1394- standard, det är den amerikanska versionen av USB innan gränssnittet i sig också utvidgats inom detta område, vilket lämnar detta seriella gränssnitt långt efter i prestanda.

Det är ett kontaktdon som liknar USB, även om det har ett spetsigt hörn och har 4, 6, 9 och upp till 12 stift beroende på version . För närvarande har den ersatts av USB 2.0 och framåt.

Det finns fyra versioner av Firewire beroende på bandbredd

• Firewire 400: fungerar på 50 MB / s Firewire 800: når 100 MB / s Firewire s1600: hastighet på 200 MB / s Firewire s3200: senaste versionen arbetar med 400 MB / s

Videoportar

Videoportarna fungerar också under en seriell typbuss, dessa är D-Sub, även känd som VGA, DVI i dess olika versioner och HDMI- och DisplayPort- portarna som de senaste gränssnitten och används tillsammans med Thunderbolt under USB Type- C.

Den snabbaste är HDMI-porten och DisplayPort. I det första fallet är vi i version 2.0b med en bandbredd på 14, 4 Gbps, och snart kommer vi till version 2.1 som ökar till 42.6 Gbps som stöder upplösningar upp till 8K vid 120 Hz. Och i fallet med DisplayPort vi har version 1.4 med 49, 65 Gbps som stöder 8K-upplösningar vid 60 Hz.

SATA och PCIe-gränssnitt

Och slutligen de viktigaste gränssnitten på vår dator: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) för hårddiskar, och PCIe eller PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) för intern komponentkommunikation.

SATA är gränssnittet som ersatte PATA för anslutningar av lagringsenheter i allmänna konsumtionsdatorer. Dess maximala bandbredd i SATA III-versionen är 6 Gbps, vilket har varit ungefär 600 MB / s. Den använder en mycket mindre anslutning än IDE och med en enda anslutningsanslutning per gränssnitt, vilket också möjliggör varm pluggning. Det fungerar med AHCI-protokollet (Advanced Host Controller Interface) och är också tillgängligt på M.2-gränssnitt för hårddiskenheter.

PCI-Express är den interna seriella bussen för typkortet, som gör att vi kan ansluta höghastighetskomponenter direkt till kortplatser som är installerade på moderkortet. Vi kommer att kalla dessa expansionskort. För närvarande hittar vi kort med PCI-Express i sin version 4.0, där var och en av datafälten har en bandbredd på 2000 MB / s (16 Gbps) upp och ner samtidigt, en riktig barbaritet jämfört med portarna externt. De ansluter NVMe SSD: er, grafikkort, nätverkskort etc. Dessutom kommunicerar den norra bron eller chipset med CPU med en buss av denna typ.

Skillnader mellan serieport och parallellport

Vi har ännu inte sett huvud- eller huvudskillnaden mellan seriell port och parallellport. Detta ligger i dess drift, eftersom en parallellport skickar informationsbitarna samtidigt och i form av paket. Var och en av dessa bitar, som till exempel kan vara en ASCII-kod, skickas av en annan ledare, som sedan har lika många ledare som bitar skickas samtidigt. Utöver dessa kommer det också att finnas andra extraledare för timing, mark och andra signaler.

Parallella portar är till exempel typen Centronics för skrivare, PATA-bussen (IDE) för hårddiskar och SCSI-bussen också för hårddiskar. I dem är varm anslutning inte tillåten och inte heller den anslutna perifera kraften. De stöder mycket färre kringutrustning som är anslutna till samma buss och för närvarande är de flesta avskrivna.

Slutsatser och länkar av intresse

Seriell port i sin RS-232-standard och senare versioner har endast lämnats för rent industriell och sporadisk användning med datorutrustning för konsumenter. En port som utan tvekan markerade en före och efter i anslutningar av utrustning och kringutrustning, särskilt i nätverk för att uppdatera firmware för modem.

För närvarande använder vi alla USB i dess olika versioner eftersom det är en mycket mindre port och mycket högre hastighet. Dessutom stöder den heta anslutningar (Plug And Play) och till och med strömförsörjning på upp till 100W i Thunderbolt 3-gränssnittet under USB Type-C som kan nå upp till 40 Gbps.

Om du vill veta mer om portar eller nätverk lämnar vi dig följande artiklar:

Känner du till RS-232-porten, har du någonsin använt den? Om du känner till fler serieinlägg eller har några frågor kan du lämna dem i kommentarerna.