Sériový port - k čemu je, pro co je a jaké typy

Sériový port je v současné době jednou z hlavních forem komunikace mezi externími zařízeními a počítači. Rozhraní, které najdeme v absolutně všech periferiích, které máme na naší ploše i uvnitř našeho zařízení.

Index obsahu

Pokusíme se vysvětlit fungování sériového portu a hlavní rozhraní, která v současné době najdeme. A pokud nevíte, jaké jsou rozdíly s paralelním portem, strávíme také čas jejich rozlišováním.

Co je sériový port

Pokud se podíváte na kabely, které máte právě teď na stole a které propojují myš s klávesnicí nebo jednotku USB flash s počítačem, uvidíte rozhraní sériové komunikace.

Sériový port je digitální datové komunikační rozhraní, ve kterém jsou informace přenášeny postupně po kouscích vodiči. Tímto způsobem by sériový port měl posílat všechny informace v jednom bitu za druhým, zatímco paralelní port by poslal několik bitů současně. Sériové datové rozhraní nebo sériový port pracuje podle standardu RS-232.

Takže si myslíte, že sériový port je pomalejší než paralelní port? V dnešní době máme mnohem rychlejší sériové porty. I když to samozřejmě nemusí nutně odpovídat komentovanému standardu, ale jsou to vylepšené verze, které nativní sériový port zcela zastarají. Být nejjednodušší implementovat, s lepší kompatibilitou a nekonečně rozšířeným.

Provoz sériového portu a hardwaru

Tento port pracuje asynchronně díky protokolu, který iniciuje přenos signálem „ start “, který připravuje přijímač k přijetí slova (bitů). Po odeslání tohoto slova, které bude ASCII kódem pro každý znak, je vyslán signál „ stop “, takže přijímač po kódování slova spočívá a čeká na přijetí dalšího.

Máme tři typy sériové komunikace:

• Simplex: Přenos je jednosměrný, to znamená, že v rozhlasové komunikaci je například jeden odesílatel a jediný přijímač. Duplex: Každý konec může být současně vysílačem a přijímačem, takže k odesílání a přijímání se používají různé kabely, nebo se používají vlny s různými frekvencemi, aby se zabránilo smíchání. Semi-duplex: Je to podobné duplexnímu přenosu, ale když jeden vysílá druhého, poslouchá například dva vysílačky.

Tímto způsobem musíme pochopit, že při komunikaci se sériovým portem musí mít obě zařízení vstup a výstup, takže zařízení jsou rozdělena do kategorií DTE (Data Terminal Equipment) a DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Takže počítač by byl pro DTE, zatímco DCE by byl modem nebo programovatelná karta. Pro připojení dvou DTE nebo dvou DCE by měl být použit nulový most pro křížení obou signálů.

Pro správu komunikačního rozhraní máme čip UART nebo USART (Universal Asynchronous Transmitter and Receiver). Jeho funkcí je převést signály a napětí CPU na komunikační standard. Čip UART 8250 se používá pro 8 a 16bitové procesory, zatímco UART 16550 se používá pro zbytek z počítačů IBM.

Sériový port RS-232 a Pinout

RS-232

V historii výpočetní techniky byl nejpoužívanější port port, který přenáší sériová data. Jeho rozhraní bylo standardizováno v roce 1962 díky standardu EIA / TIA RS-232C, pro přátele, RS-232 nebo „Doporučený standard 232“. Na druhé straně bylo vytvořeno doporučení V.24, které definuje obvody a signály rozhraní, a doporučení V.28, které definuje elektrické aspekty.

Nejrozšířenějším konektorem byl DB-25, později zjednodušený na DB-9, přímo nazývaný RS-232. Je důležité nezaměňovat tento konektor s paralelním portem stejného jména, i když se nazývá D-Sub. Bylo (a je) zaměřeno na jeho použití ve spojeních mezi počítači a externími zařízeními s duplexním připojením. Například modem, spínače a jiná komunikační zařízení pro průmyslovou automatizaci, jako jsou programovatelné desky, roboty a další obecné spotřební výrobky, jako jsou digitální pračky.

Dále uvidíme konfiguraci pinů portu RS-232 ve verzi DB-9 a DB-25. V obou případech máme stejný počet užitečných pinů.

Aktuální využití sériového portu

Naše současné stolní počítače již nemají port RS-232 implementovaný, protože USB je nejnovější rozhraní a je prakticky kompatibilní se všemi typy elektronických PCB. Tento sériový port PCI však stále můžeme najít prostřednictvím rozšiřující karty, pokud se věnujeme programování. Existuje také mnoho adaptérů RS-232 na USB.

Toto je základní použití portu DB-9 nebo RS-232 dnes

• Modemy, přepínače, směrovače, satelitní telefony nebo vyrovnávače zátěže: Tento typ portů nebo záhlaví stále nalézáme interně nebo externě za účelem modifikace mikrokódu staršího síťového zařízení a nelze je spravovat uživatelem. Infračervené čtečky čárových kódů: a další relativně staré vybavení supermarketů. Programovatelné desky, elektrická měřicí zařízení a pračky softwaru. Tiskárny: starší tiskárny, které nepoužívají rozhraní USB nebo paralelní konektor, obvykle počítače, které nemají USB k aktualizaci firmwaru.

Jedná se především o průmyslová a síťová zařízení, u nichž uživatelé očekávají použití s ​​technickými znalostmi.

Rychlost sériového portu (RS-232)

Předtím, než se podíváme na aktuální verze sériového portu, stojí za to vědět něco o rychlostech, kterých bylo dosaženo po hardwarových a periferních aktualizacích:

Tyto rychlosti se měří v bitech za sekundu nebo v baudech, což je běžná míra v modemech a jsou poměrně nízké ve srovnání se sériovými porty, které v současné době máme jako USB. Rovněž je přímo spravován softwarem, pokud jde o šířku pásma a připojení k periferii.

Vývoj sériového portu do současnosti a hlavních rozhraní

Port RS-232 necháváme pozadu, abychom se dozvěděli více o nejpoužívanějších sériových portech dnes. Všichni pracují podle svých vlastních standardů a ne za podmínek RS-232 a jsou řízeni automaticky a autonomně vlastním kontrolérem.

PS / 2

Tento port byl poprvé implementován na počítačích IBM v roce 1987 a dodnes je na současných kartách. Jeho funkcí je připojit myši nebo klávesnice v nezávislém rozhraní k USB. Má celkem 6 kolíků kruhových a v operačním systému jej můžeme najít jako port COM.

Jedná se o obousměrné rozhraní a na starých deskách s portem RS-232 sdílel přerušení s tímto portem. Kromě toho neumožňuje výměnu za provozu, takže počítač by musel být restartován, aby znovu detekoval nainstalované periferie.

USB (Universal Serial Bus)

Kdo dnes nezná USB port? Tomuto rozhraní bychom mohli věnovat celý článek a nedokončili bychom to. Jedná se o nejpoužívanější sériový port pro připojení periferií všeho druhu k počítači.

Jeho rozhraní stačí se 4 vodiči, z nichž jeden napájí napětí 5 V, dva z nich mají na starosti nahrávání a stahování dat a poslední je zemní spojení. Zatímco jiné verze, jako je micro USB, mají pátý pin, který jej odlišuje od Micro-A a Micro-B. Také novější verze USB 3.0 a vyšší zvyšují jejich pinout, což umožňuje větší šířku pásma.

Toto jsou verze a rychlosti, které aktuálně necháváme za verzí 1.0 a 1.1:

• USB 2.0: teoretická rychlost 480 Mbps (60 MB / s) s kapacitou napájení 5 V. USB 3.0: Zvyšuje rychlost až 5 Gbps (600 MB / s) a nazývá se také USB 3.1 Gen1 nebo USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Ačkoli se v současné době nazývá USB 3.1 Gen2 nebo USB 3.2 Gen2, takto vznikl v roce 2019. Zvyšuje rychlost na 10 Gbps (1, 2 GB / s) USB 3.2: Zvyšuje rychlost na 20 Gbps (2, 4 GB / s) a najdeme jej s označením USB 3.2 Gen2x2. Tento port byl implementován na konci roku 2019 na nových deskách Intel a AMD.

A od roku 2014 máme k dispozici port USB Type-C, který má 24 kontaktů uspořádaných do dvou řad, aby byly zcela reverzibilní. Tento typ konektoru je široce používán pro přenosná zařízení, jako je Smartphone nebo periferie. V současné době najdeme USB-C typu 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 a 3.2 Gen2x2. Kromě toho je schopen implementovat připojení DisplayPort 1.4 a Thunderbolt 3 se zátěží až 100 W.

Firewire

Je také známá jako standard IEEE 1394, jedná se o americkou verzi USB, než se rozhraní rozšířilo v této oblasti, takže toto sériové rozhraní zůstalo ve výkonu daleko pozadu.

Je to konektor podobný USB, i když se špičatým rohem a má 4, 6, 9 a až 12 pinů v závislosti na verzi . V současné době byl zcela nahrazen USB 2.0.

Existují 4 verze Firewire podle jejich šířky pásma, bytí

• Firewire 400: pracuje při 50 MB / s Firewire 800: dosahuje 100 MB / s Firewire s1600: rychlost 200 MB / s Firewire s3200: nejnovější verze pracuje při 400 MB / s

Video porty

Video porty fungují také pod sériovou sběrnicí, jedná se o D-Sub, také známý jako VGA, DVI v různých verzích a porty HDMI a DisplayPort jako nejnovější rozhraní a používané společně s Thunderboltem v USB Type- C.

Nejrychlejší bude port HDMI a DisplayPort. V prvním případě jsme ve verzi 2.0b s šířkou pásma 14, 4 Gbps a brzy přejdeme na verzi 2.1, která se zvýší na 42, 6 Gbps podporující rozlišení až 8 K při 120 Hz. A v případě DisplayPort máme operační verzi 1.4 při 49, 65 Gbps podporující rozlišení 8K při 60 Hz.

Rozhraní SATA a PCIe

A konečně nejdůležitější rozhraní našeho počítače: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) pro pevné disky a PCIe nebo PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) pro interní komunikaci komponent.

SATA je rozhraní, které nahradilo PATA pro připojení paměťových zařízení v počítačích běžné spotřeby. Jeho maximální šířka pásma ve verzi SATA III je 6 Gbps, což je přibližně 600 MB / s. Používá mnohem menší konektor než IDE a s jediným zařízením připojení na rozhraní, také umožňuje hot hotging. Funguje pomocí protokolu AHCI (Advanced Host Controller Interface) a je také k dispozici na rozhraních M.2 pro jednotky SSD.

PCI-Express je základní sériová sběrnice základní desky, která nám umožňuje připojit vysokorychlostní komponenty přímo do slotů nainstalovaných na základní desce. Tyto rozšiřující karty budeme nazývat. V současné době najdeme desky s PCI-Express ve své verzi 4.0, ve které má každý datový pruh šířku pásma 2000 MB / s (16 Gbps) nahoru a dolů současně, skutečnou barbarnost ve srovnání s porty vnější. Připojují SSD NVMe, grafické karty, síťové karty atd. Severní most nebo čipová sada navíc komunikuje s CPU pomocí sběrnice tohoto typu.

Rozdíly mezi sériovým portem a paralelním portem

Ještě musíme vidět hlavní nebo hlavní rozdíl mezi sériovým portem a paralelním portem. To spočívá v jeho činnosti, protože paralelní port odesílá bity informací současně a ve formě paketů. Každý z těchto bitů, kterým může být například kód ASCII, je odeslán jiným dirigentem, který má pak tolik dirigentů, kolik bitů je vysláno současně. Kromě těchto budou existovat i další zvláštní vodiče pro načasování, uzemnění a další signály.

Paralelní porty jsou například typ Centronics pro tiskárny, sběrnice PATA (IDE) pro pevné disky a sběrnice SCSI také pro pevné disky. V nich není dovoleno horké připojení ani napájení připojeného periferního zařízení. Podporují mnohem méně periferií připojených ke stejné sběrnici a v současné době jsou značně zastaralé.

Závěry a vazby zájmu

Sériový port ve standardu RS-232 a novějších verzích byl ponechán pouze pro čistě průmyslové a sporadické použití se spotřebními výpočetními zařízeními. Port, který nepochybně označil před a po připojení zařízení a periferií, zejména v sítích, k aktualizaci firmwaru modemů.

V současné době všichni používáme USB v různých verzích, protože jde o mnohem menší port a mnohem vyšší rychlost. Kromě toho podporuje horká připojení (Plug and Play) a dokonce i napájení až 100 W v rozhraní Thunderbolt 3 pod USB Type-C schopným dosáhnout až 40 Gbps.

Pokud se chcete dozvědět více o portech nebo sítích, necháme vás s těmito články:

Znáte port RS-232, už jste ho někdy použili? Pokud znáte více příspěvků ze série nebo máte nějaké dotazy, můžete je nechat v komentářích.