Seriel port

James Berendt Januar 2, 2017 S 10 0
FONT SIZE:
fontsize_dec
fontsize_inc

I computing, en seriel port er en seriel kommunikation fysisk grænseflade gennem hvilken information overførsler i eller ud en bit ad gangen. Gennem det meste af historien om personlige computere, blev data overføres via serielle porte til enheder som modemmer, terminaler og forskellige eksterne enheder.

Selv om sådanne grænseflader som Ethernet, FireWire og USB alle sende data som en seriel strøm, udtrykket "seriel port" angiver sædvanligvis hardware mere eller mindre kompatible med RS-232 standarden, som er beregnet til at kommunikere med et modem eller en lignende kommunikationsindretning .

Moderne computere uden serielle porte kan kræve seriel-til-USB-konvertere for at tillade kompatibilitet med RS 232 serielle enheder. Serielle porte stadig anvendes i applikationer såsom industriel automatisering systemer, videnskabelige instrumenter, salgssted systemer og nogle industri- og forbrugerprodukter. Server-computere kan bruge en seriel port som en kontrol konsol for diagnostik. Netværksudstyr bruger ofte seriel konsol til konfiguration. Serielle porte er stadig bruges på disse områder som de er enkle, billige og deres konsol funktioner er meget standardiseret og udbredt. En seriel port, kræver meget lidt understøttende software fra værtssystemet.

Hardware

Nogle computere, såsom IBM PC, anvendes et integreret kredsløb kaldet en UART, der konverteres tegn til asynkron seriel form og automatisk kiggede efter timingen og udformning af data. Meget billige systemer, såsom nogle tidlige hjemmecomputere, ville i stedet bruge CPU til at sende data via et output pin, ved hjælp af bit-banging teknik. Før storstilede integration UART integrerede kredsløb var almindelige, vil en minicomputer eller mikrocomputer har en seriel port lavet af flere integrerede kredsløb små til at gennemføre skifteregistre, logiske gates, tællere, og alle de andre logik for en seriel port.

Tidlige hjemmecomputere havde ofte proprietære serielle porte med pinouts og spændingsniveauer uforenelige med RS-232. Inter-drift med RS-232 enheder kan være umulig, da den serielle port ikke kan modstå de spændingsniveauer, der er fremstillet og kan have andre forskelle, "fastlåser" brugeren til produkter fra et bestemt producent.

Lavprisselskaber processorer nu tillade højere hastighed, men mere komplekse, serielle kommunikations standarder såsom USB og FireWire at erstatte RS-232. Disse gør det muligt at tilslutte enheder, som ikke ville have drives indpasses i løbet langsommere serielle tilslutninger, såsom lagerenhed, lyd og video-enheder.

Mange personlige computer bundkort stadig har mindst en seriel port, selv om kun tilgængelige via en pin header. Små-formfaktor systemer og bærbare computere kan udelade RS-232 stik porte for at spare plads, men elektronikken er der stadig. RS-232 har været standard så længe, ​​at kredsløbene er nødvendige for at styre en seriel port blev meget billige og ofte findes på en enkelt chip, undertiden også med kredsløb til en parallelport.

DTE og DCE

De individuelle signaler på en seriel port er ensrettet og når to enheder udgangene på én enhed skal tilsluttes indgangene på den anden. Enheder er opdelt i to kategorier "data terminaludstyr" og "data kredsløb-afslutning udstyr". En linje, der er en udgang på en DTE-enhed er et input på en DCE-enhed og omvendt så en DCE-enhed kan tilsluttes til en DTE enhed med et lige kabel kabel. Konventionelt computere og terminaler er DTE mens modemer og periferiudstyr er DCE.

Hvis det er nødvendigt at forbinde to DTE enheder et cross-over null modem, i form af enten en adapter eller et kabel, skal anvendes.

Stik

Mens RS-232 standarden oprindeligt angivet en 25-bens D-type-stik, mange designere af personlige computere valgte at implementere kun en delmængde af det fulde standard: de handles off kompatibilitet med standard mod brug af mindre kostbare og mere kompakte stik . Ønsket om at levere serielle interfacekort med to porte, der kræves, at IBM reducere størrelsen af ​​stikket for at passe på en enkelt kort bagpanelet. En DE-9 stik passer også på et kort med en anden DB-25 stik, der blev ligeledes ændret fra det oprindelige Centronics-stil stik. Begyndende omkring tidspunktet for indførelsen af ​​IBM PC-AT, blev serielle porte ofte bygget med en 9-bens stik for at spare omkostninger og plads. Men tilstedeværelsen af ​​et 9-polet D-subminiature stik er ikke tilstrækkeligt at angive forbindelsen er i virkeligheden en seriel port, da dette stik også blev brugt til video, joysticks, og andre formål.

Nogle miniaturiserede elektronik, især grafregnere og håndholdt amatør og to-vejs radio udstyr, har serielle porte ved hjælp af en telefon-stik, normalt de mindre 2,5 eller 3,5 mm stik og bruge de mest basale 3-leder-interface.

Mange modeller af Macintosh begunstiget den tilhørende RS-422 standarden, for det meste ved hjælp af tysk mini-DIN stik, undtagen i de tidligste modeller. Macintosh inkluderet et standardsæt af to porte til forbindelse til en printer og et modem, men nogle PowerBook laptops havde kun et kombineret port for at spare plads.

Standarden specificerer 20 forskellige signal-forbindelser. Da de fleste enheder bruger kun nogle få signaler, kan mindre stik ofte anvendes. For eksempel blev 9-bens DE-9 stik, der bruges af de fleste IBM-kompatible pc'er siden IBM PC AT, og er standardiseret som TIA-574. For nylig er modulære stik blevet anvendt. Mest almindelige er 8P8C stik. Standard EIA / TIA 561 angiver en stikbenforbindelser, men "Yost Seriel Device Ledningsføring Standard" opfundet af Dave Yost er almindelig på Unix computere og nyere enheder fra Cisco Systems. Mange enheder bruger ikke nogen af ​​disse standarder. 10P10C stik kan findes på nogle enheder som godt. Digital Equipment Corporation defineret deres egen DECconnect tilslutning, som var baseret på den Modified Modular Jack stik. Dette er en 6-polet modular jack hvor nøglen er forskudt fra midterstillingen. Som med Yost standard, anvender DECconnect en symmetrisk pin layout, som gør det muligt direkte forbindelse mellem de to DTE. En anden almindelig stik er DH10 header stik almindelige på bundkort og add-in kort, som normalt konverteret via et kabel til mere standard 9-bens DE-9 stik.

Pinouts

Følgende tabel viser almindeligt anvendte RS-232 signaler og pin opgaver.

Signalerne er navngivet ud fra DTE, for eksempel en IBM-PC kompatibel seriel port. Jorden-signalet er en fælles afkast for de andre forbindelser; det vises på to ben i Yost standard, men er det samme signal. DB-25 stik indbefatter en anden "beskyttelsesjord" på ben 1. Tilslutning dette til ben 7 er en almindelig praksis, men ikke afgørende.

Bemærk, at EIA / TIA 561 kombinerer DSR og RI, og Yost standarden kombinerer DSR og DCD.

Hardware abstraktion

Operativsystemer normalt bruge et symbolsk navn at henvise til de serielle porte på en computer. Unix-lignende styresystemer normalt mærke den serielle port enheder / dev / tty * hvor * repræsenterer en streng identificerer terminalenheden; syntaksen i denne streng, afhænger af det operativsystem og enheden. På Linux, er 8250/16550 UART hardware serielle porte navngivet / dev / ttyS *, USB-adaptere vises som / dev / ttyUSB * og forskellige typer af virtuelle serielle porte ikke nødvendigvis har navne startende med tty.

Microsoft MS-DOS og Windows-miljøer refererer til serielle porte som COM-porte: COM1, COM2, .. osv. Havne nummereret større end COM9 skal henvises til at bruge \\. \ COM10 syntaks.

Almindelige applikationer til serielle porte

RS-232 standarden bruges af mange specialiserede og specialbyggede enheder. Denne liste indeholder nogle af de mere almindelige enheder, der er tilsluttet den serielle port på en pc. Nogle af disse, såsom modemer og serielle mus falder bort til mens andre er let tilgængelige.

Serielle porte er meget almindelige på de fleste typer af microcontroller, hvor de kan bruges til at kommunikere med en pc eller andre serielle enheder.

  • Dial-up modem
  • Konfiguration og styring af netværksudstyr som routere, switches, firewalls, load balancers
  • GPS-modtagere
  • Stregkodescannere og andre salgssteder enheder
  • LED og LCD tekst display
  • Satellittelefoner, lav hastighed satellit modemer og andre satellitbaserede transceiver enheder
  • Fladskærme til at styre skærmen funktioner ved ekstern computer, andre AV-komponenter eller fjernbetjeninger
  • Test og måleudstyr såsom digitale multimetre og vejesystemer
  • Opdatering af firmware på diverse forbrugerprodukter enheder.
  • Nogle CNC-controllere
  • Uafbrydelig strømforsyning
  • Stenografi eller stenotype maskiner.
  • Software debuggers, der kører på en anden computer.
  • Industrielle område busser
  • Printere
  • Computer terminal, fjernskriver
  • Ældre digitale kameraer
  • Netværk
  • Seriel mus
  • Ældre GSM-mobiltelefoner
  • Nogle teleskoper
  • IDE-harddisk reparation

Da signalerne for en seriel port kontrol kan let tændes og slukkes med en kontakt, nogle programmer anvendes styreledningerne af en seriel port til at overvåge eksterne enheder, uden at veksle serielle data. En almindelig kommerciel anvendelse af dette princip var for nogle modeller af nødstrømsforsyning, der brugte styreledningerne at signalere "tab af magt", "lavt batteri alarm" og andre statusoplysninger. Mindst brugte nogle morsekode træning software en kodenøgle tilsluttet den serielle port, for at simulere faktiske kode brug. Status bits af den serielle port kunne tages prøver meget hurtigt og med forudsigelige tidspunkter, hvilket gør det muligt for software til at dechifrere morsekode.

Indstillinger

Der kræves mange indstillinger for serielle forbindelser, der anvendes til asynkron start-stop kommunikation, for at vælge hastighed, antallet af databit per karakter, paritet, og antallet af stop-bits per karakter. I moderne serielle porte ved hjælp af en UART integreret kredsløb, alle indstillinger er som regel software-kontrolleret; hardware fra 1980'erne og tidligere kan kræve indstilling kontakter eller jumpere på en printplade. En af de forenklinger foretaget i sådanne seriel bus standarder som Ethernet, FireWire og USB er, at mange af disse parametre har faste værdier, så brugerne ikke kan og ikke behøver at ændre konfigurationen; hastigheden er enten fast eller automatisk forhandles. Ofte hvis indstillingerne er indtastet forkert, vil forbindelsen ikke droppes; dog vil eventuelle data, der sendes modtages i den anden ende som nonsens.

Fart

Serielle porte bruge to-niveau signalering, så datahastigheden i bit per sekund er lig med symbolet sats bauds. En standard serie af satserne er baseret på multipla af satserne for elektromekaniske fjernskrivere; nogle serielle porte tillader mange arbitrære kurser, der skal vælges. Havnen hastighed og anordning hastigheden skal matche. Evnen til at indstille en bithastighed betyder ikke, at en arbejdsforbindelse vil resultere. Ikke alle bithastigheder er mulige med alle serielle porte. Nogle specielle formål protokoller såsom MIDI til musikinstrumenter kontrol, brug serielle andre end fjernskriver serien datahastigheder. Nogle seriel port-systemer kan automatisk registrere bithastighed.

Hastigheden omfatter bit til framing og så den effektive datahastighed er lavere end den bit transmissionshastighed. For eksempel med 8-N-1 karakter indramning kun 80% af de bits er til rådighed for data.

Bithastigheder almindeligt understøttede omfatter 75, 110, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 og 115200 bit / s. Krystal oscillatorer med en frekvens på 1.843200 MHz sælges specielt til dette formål. Det er 16 gange den hurtigste bithastighed og den serielle port kredsløb kan nemt opdele dette ned til lavere frekvenser efter behov.

Databit

Antallet af databit i hvert tegn kan være 5, 6, 7, 8 eller 9. 8 databit næsten universelt anvendt i nyere applikationer. 5 eller 7 bit generelt kun giver mening med ældre udstyr såsom fjernskrivere.

De fleste serielle kommunikation designs sende data bits inden for hver byte LSB først. Denne standard er også omtalt som "little endian." Også muligt, men sjældent brugt, er "big endian" eller MSB første seriel kommunikation; dette blev anvendt, for eksempel ved IBM 2741 trykning terminal. Rækkefølgen af ​​bits er normalt ikke konfigureres inden for den serielle port interface. Til at kommunikere med systemer, der kræver en anden bit bestilling end den lokale standard, kan lokal software genbestille bits inden for hver byte lige før afsendelse og lige efter modtagelse.

Paritet

Paritet er en metode til påvisning af fejl i transmissionen. Når paritet bruges sammen med en seriel port, er en ekstra databit sendes med hver data karakter, indrettet således, at antallet af bit 1 i hvert tegn, herunder paritetsbit, er altid ulige eller altid selv. Hvis en byte er modtaget med den forkerte antal 1s, så må det have været ødelagt. Et lige antal fejl, kan imidlertid passere paritetscheck.

Elektromekaniske fjernskrivere blev arrangeret for at udskrive et specialtegn, når modtagne data indeholdt en paritet fejl, for at muliggøre detektion af meddelelser beskadiget af linje støj. En enkelt paritetsbit ikke tillader gennemførelse af fejlretning på hver karakter, og kommunikationsprotokoller, der arbejder i løbet af serielle dataforbindelser vil have højere niveau mekanismer til at sikre data gyldighed og anmodning viderespredning af data, som er blevet fejlagtigt modtaget.

Paritet bit i hver karakter kan indstilles til ingen, ulige, lige, mærke eller rum. Ingen betyder, at ingen paritet bit sendes overhovedet. Mark paritet betyder, at paritet bit altid er sat til mærket signal tilstand og ligeledes plads paritet sender altid paritet bit i rummet signal tilstand. Bortset fra ualmindeligt programmer, der bruger den 9. bit for en form for adressering eller speciel signalering, mærke eller mellemrum paritet er ualmindeligt, da det tilføjer nogen oplysninger fejlfinding. Ulige paritet er mere nyttigt end selv, da den sikrer, at mindst en tilstandsovergang forekommer i hvert tegn, hvilket gør det mere pålideligt. Den mest almindelige paritet indstilling, dog er "ingen", med fejlfinding håndteres af en kommunikationsprotokol.

Stop bits

Stopbit sendes ved afslutningen af ​​hvert tegn tillade modtagende signal hardware til at detektere afslutningen af ​​en karakter og resynkronisere med karakter stream. Elektronisk udstyr normalt bruger et stop bit. Hvis der anvendes langsomme elektromekaniske fjernskrivere, er en-og-en halv eller to stopbit påkrævet.

Konventionel notation

D / P / S konventionel notation angiver udformning af en seriel forbindelse. Den mest almindelige brug på mikrocomputere er 8 / N / 1. Dette angiver 8 databit, ingen paritet, 1 stop bit. I denne notation er paritet bit ikke inkluderet i databit. 7 / E / 1 betyder, at der tilsættes et lige paritetsbit til de syv databit for i alt otte bits mellem start og stop bit. Hvis en modtager af en 7 / E / 1 strøm forventer en 8 / N / 1 stream, vil halvdelen af ​​mulige bytes skal fortolkes som havende høj bit sæt.

Flow-kontrol

En seriel port kan anvende signaler i grænsefladen til at holde pause og genoptage overførslen af ​​data. For eksempel kan en langsom printer nødt til håndtryk med den serielle port til at angive, at data skal på pause mens mekanismen rykker en linje.

Fælles hardware håndtryk signaler bruger RS-232 RTS / CTS eller DTR / DSR signalkredse. Generelt RTS og CTS er slukket og fra alternative ender til at styre datastrøm, for eksempel når en buffer er næsten fuld. DTR og DSR er som regel på hele tiden, og, pr RS-232 standarden og dens efterfølgere, der bruges til at signalere fra hver ende, som det andet udstyr er faktisk er til stede og tændt op. Men producenterne har gennem årene opbygget mange enheder, der gennemførte ikke-standard variationer på den standard, for eksempel, printere, der bruger DTR som flow kontrol.

En anden metode til flow kontrol bruger specialtegn såsom XON / XOFF at styre strømmen af ​​data. De XON / XOFF tegn sendt af modtageren til afsenderen for at styre, når afsenderen sender data, der er, disse tegn gå i den modsatte retning til de data, der sendes. Kredsløbet begynder i "afsendelse tilladt" tilstand. Når modtagerens buffere nærmer kapacitet, modtageren sender XOFF karakter til at fortælle afsenderen at stoppe med at sende data. Senere, efter modtageren er tømt sine buffere, sender den en XON tegn til at fortælle afsenderen at genoptage transmission. Disse er ikke udskrives tegn, og tolkes som håndtryk signaler ved printere, terminaler og edb-systemer.

XON / XOFF flow kontrol er et eksempel på i-band signalering, hvor styrer oplysninger sendes over samme kanal bruges til dataene. XON / XOFF handshaking præsenterer vanskeligheder XON og XOFF tegn vises muligvis i de data, der sendes og modtagere kan fortolke dem som flow kontrol. Sådanne tegn sendes som en del af datastrømmen skal være indkodet i en escape-sekvens for at forhindre dette, og modtagelse og afsendelse software skal generere og fortolke disse escape-sekvenser. På den anden side, da ingen ekstra signalkredse er nødvendige, XON / XOFF flow kontrol kan gøres på en 3 wire interface.

"Virtuel" serielle porte

En virtuel seriel port er en emulering af standard serielle port. Denne port er skabt af software, der gør det muligt ekstra serielle porte i et operativsystem uden ekstra hardware installation. Det er muligt at skabe et stort antal virtuelle serielle porte i en PC. Den eneste begrænsning er mængden af ​​ressourcer, såsom drift hukommelse og computerkraft, er nødvendig for at emulere mange serielle porte på samme tid.

Virtuelle serielle porte efterligne al hardware seriel port funktionalitet, herunder Baudrate, Data bits, paritetsbit, Stop bits, osv Derudover tillader de styrer datastrømmen, efterligne alle signal linjer og tilpasning pinout. Virtuelle serielle porte er fælles med Bluetooth og er den almindelige måde at modtage data fra Bluetooth-udstyrede GPS-moduler.

Virtual seriel port emulering kan være nyttigt, hvis der er mangel på tilgængelige fysiske serielle porte eller de ikke opfylder de gældende krav. For eksempel kan virtuelle serielle porte dele data mellem flere ansøgninger fra én GPS-enhed forbundet til en seriel port. En anden mulighed er at kommunikere med andre serielle enheder via internettet eller LAN, som om de er lokalt tilsluttet computer. To computere eller applikationer kan kommunikere via en emuleret seriel port link. Virtuel seriel port emulatorer er tilgængelige for mange operativsystemer, herunder MacOS, Linux og forskellige mobile og stationære versioner af Microsoft Windows.

  Like 0   Dislike 0
Forrige artikel Samudrala Raghavacharya
Næste artikel Wyangala
Kommentarer (0)
Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha