Com-poortconnector. Wat zijn pc-poorten? En hoe zijn ze?

Beschrijving van de RS-232-interface, het formaat van de gebruikte connectoren en het doel van de pinnen, signaalaanduidingen, protocol voor gegevensuitwisseling.

Algemene beschrijving

De RS-232-interface, officieel "EIA/TIA-232-E" genoemd, maar beter bekend als de "COM-poort"-interface, was voorheen een van de meest voorkomende interfaces in de computertechnologie. Het is nog steeds te vinden op desktopcomputers, ondanks de komst van snellere en slimmere interfaces zoals USB en FireWare. De voordelen vanuit het oogpunt van radioamateurs zijn onder meer de lage minimumsnelheid en het gemak van implementatie van het protocol in een zelfgemaakt apparaat.

De fysieke interface wordt geïmplementeerd door een van de twee soorten connectoren: DB-9M of DB-25M, de laatste is praktisch niet te vinden op de momenteel geproduceerde computers.

Pinbezetting van de 9-polige connector

Pinbezetting van de 25-polige connector

Uit de tabellen blijkt dat de 25-pins interface zich onderscheidt door de aanwezigheid van een volwaardig tweede zend-ontvangstkanaal (signalen aangeduid met "#2"), evenals talrijke extra besturings- en besturingssignalen. Vaak zijn er, ondanks de aanwezigheid van een "brede" connector in de computer, eenvoudigweg geen extra signalen op aangesloten.

Elektrische kenmerken

Zenderlogische niveaus:"0" - van +5 tot +15 volt, "1" - van -5 tot -15 volt.

Logische niveaus van de ontvanger:"0" - boven +3 volt, "1" - onder -3 volt.

Deze kenmerken worden door de standaard als minimaal gedefinieerd, wat de compatibiliteit van apparaten garandeert, maar de werkelijke kenmerken zijn meestal veel beter, waardoor enerzijds apparaten met een laag vermogen via de poort van stroom kunnen worden voorzien (bijvoorbeeld talloze zelfgemaakte data kabels voor mobiele telefoons zijn op deze manier ontworpen) en anderzijds om aan de poortingang te leveren omgekeerd TTL-niveau in plaats van bipolair signaal.

Beschrijving van de belangrijkste interfacesignalen

CD- Het apparaat stelt dit signaal in wanneer het een draaggolf in het ontvangen signaal detecteert. Meestal wordt dit signaal gebruikt door modems, die zo de host informeren dat ze een werkende modem aan de andere kant van de lijn hebben gedetecteerd.

RXD- Lijn voor de host om gegevens van het apparaat te ontvangen. In detail beschreven in de sectie "Gegevensuitwisselingsprotocol".

TXD- Datalijn van de host naar het apparaat. In detail beschreven in de sectie "Gegevensuitwisselingsprotocol".

DTR- De host stelt dit signaal in wanneer hij klaar is om gegevens uit te wisselen. In feite wordt het signaal ingesteld wanneer de poort wordt geopend door het communicatieprogramma en blijft in deze toestand zolang de poort open is.

DSR- Het apparaat stelt dit signaal in wanneer het is ingeschakeld en gereed is om met de host te communiceren. Dit en de voorgaande (DTR) signalen moeten worden ingesteld voor gegevensuitwisseling.

RTS- De host stelt dit signaal in voordat hij gegevens naar het apparaat begint te verzenden, en geeft ook aan dat hij klaar is om gegevens van het apparaat te ontvangen. Gebruikt voor hardwarecontrole van gegevensuitwisseling.

CTS- Het apparaat stelt dit signaal in als reactie op het feit dat de host de vorige (RTS) heeft ingesteld wanneer het klaar is om gegevens te ontvangen (bijvoorbeeld wanneer de eerdere gegevens die door de host zijn verzonden, door de modem naar de lijn worden overgedragen of er vrije ruimte is in de tussenbuffer).

R.I.- Het apparaat (meestal een modem) stelt deze toon in wanneer het een oproep ontvangt van een extern systeem, bijvoorbeeld bij het ontvangen van een telefoonoproep als de modem is geconfigureerd om oproepen te ontvangen.

Communicatieprotocol

In het RS-232-protocol zijn er twee methoden voor het regelen van de gegevensuitwisseling: hardware en software, evenals twee transmissiemodi: synchroon en asynchroon. Met het protocol kunt u elk van de besturingsmethoden gebruiken in combinatie met elke transmissiemodus. Het is ook mogelijk om zonder flow control te werken, wat betekent dat de host en het apparaat altijd klaar zijn om gegevens te ontvangen wanneer de communicatie tot stand is gebracht (DTR- en DSR-signalen zijn tot stand gebracht).

Hardwarecontrolemethode geïmplementeerd met behulp van RTS- en CTS-signalen. Om gegevens te verzenden, stelt de host (computer) het RTS-signaal in en wacht tot het apparaat het CTS-signaal heeft ingesteld, en begint vervolgens met het verzenden van gegevens zolang het CTS-signaal is ingesteld. Het CTS-signaal wordt door de host gecontroleerd onmiddellijk voordat de volgende byte wordt verzonden, zodat een byte die al is verzonden, volledig wordt verzonden, ongeacht de CTS-waarde. In de half-duplex-modus voor gegevensuitwisseling (het apparaat en de host verzenden op hun beurt gegevens, in de full-duplex-modus kunnen ze dit tegelijkertijd doen), betekent het verwijderen van het RTS-signaal door de host dat deze overschakelt naar de ontvangstmodus.

Softwarebesturingsmethode bestaat uit de ontvangende kant die speciale stop- (karakter met code 0x13, genaamd XOFF) en hervat-transmissies (karakter met code 0x11, genaamd XON) verzendt. Wanneer deze tekens worden ontvangen, moet de verzendende partij de verzending stopzetten of dienovereenkomstig hervatten (als er gegevens wachten om te worden verzonden). Deze methode is eenvoudiger in termen van hardware-implementatie, maar biedt een langzamere respons en vereist dienovereenkomstig voorafgaande kennisgeving aan de zender wanneer de vrije ruimte in de ontvangstbuffer tot een bepaalde limiet wordt teruggebracht.

Synchrone transmissiemodus impliceert continue gegevensuitwisseling wanneer bits de een na de ander volgen zonder extra pauzes met een bepaalde snelheid. Deze modus is COM-poort niet ondersteund.

Asynchrone overdrachtsmodus bestaat uit het feit dat elke byte aan gegevens (en pariteitsbit, indien aanwezig) wordt "verpakt" met een synchronisatiereeks van één nulstartbit en één of meer één stopbits. Het gegevensstroomdiagram in de asynchrone modus wordt weergegeven in de afbeelding.

Een van de mogelijke algoritmen voor ontvangerbediening volgende:

1. Wacht op het ontvangstsignaalniveau "0" (RXD in het geval van een host, TXD in het geval van een apparaat).
2. Tel de helft van de bitduur en controleer of het signaalniveau nog steeds "0" is
3. Tel de volledige duur van de bit en schrijf het huidige signaalniveau naar de minst significante databit (bit 0)
4. Herhaal de vorige stap voor alle resterende databits
5. Tel de volledige duur van de bit en het huidige signaalniveau, gebruik deze om de correcte ontvangst te controleren met behulp van pariteitscontrole (zie hieronder)
6. Tel de volledige duur van de bit en zorg ervoor dat het huidige signaalniveau “1” is.

Aanvankelijk, toen ze verschenen personal computers, met hen kwamen er een aantal niet zo geavanceerde, maar behoorlijk succesvol werkend in combinatie met alle andere vullingen, poorten of circuitinterfaces. Het woord poort duidt de methode van gegevensoverdracht aan. Het is als een geheugencel. Alleen informatie wordt in het RAM geschreven en blijft daar zolang een programma deze nodig heeft, totdat het programma deze verwerkt (of totdat iemand op de computer het programma zelf nog nodig heeft).

Poort en geheugen

Dat wil zeggen, het programma zal de gegevens uit het geheugen in de processor lezen, er iets mee doen, misschien nieuwe gegevens uit deze informatie ontvangen, die het naar een andere locatie zal schrijven. Of het gegeven zelf wordt eenvoudigweg herschreven naar een andere plaats. In ieder geval kan informatie die ooit is vastgelegd in het geheugen worden gelezen of gewist. De cel ziet eruit als een kist die tegen de muur staat. En al het geheugen bestaat uit een cel, elke cel heeft zijn eigen adres. Net als de kisten die op een rij tegen de muur staan ​​in de kelder van een gierige ridder.

Nou ja, je kunt je een haven ook voorstellen als een cel. Alleen zo'n cel aan de achterkant is er een raam dat ergens achter de muur uitkomt. Je kunt er informatie in schrijven, en de informatie zal het meenemen en uit het raam vliegen, hoewel het een tijdje op dezelfde manier in de cel zal blijven als in een gewone cel RAM.

Of andersom: informatie kan vanuit het raam de havencel ‘binnenvliegen’. De processor ziet dit en leest de nieuwe informatie die verschijnt. En hij zal het aan het werk zetten - hij zal het ergens herschrijven, samen met enkele andere gegevens opnieuw berekenen. Het kan het zelfs naar een andere cel schrijven. Of naar een andere celpoort, dan kan deze informatie die via de eerste poort wordt ontvangen, "wegvliegen" naar het venster van de tweede poort - nou ja, zo beslist de processor. Om precies te zijn, het programma dat op dit moment de processor bestuurt en de gegevens verwerkt die in het geheugen zijn vastgelegd en uit de poorten komen.

Eenvoudig en mooi. Deze poorten werden onmiddellijk invoer-uitvoerpoorten genoemd. Via sommigen worden gegevens ergens heen gestuurd, via anderen worden ze ergens vandaan ontvangen.

Welnu, dan begint de beweging in een cirkel. Er is één apparaat en er is een ander. En nu is er een reeks karakters, die elk uit individuele binaire bits bestaan, en deze keten moet worden verzonden. Hoe overdragen? Je kunt onmiddellijk een heel teken verzenden langs een lijn van 8 draden - één draad = één bit, dan de code van een andere, dan een derde, enzovoort totdat je de hele keten verzendt.

En het was mogelijk om elk bit niet in de ruimte (via draden) te ontvouwen, maar in de tijd: verzend eerst één bit van het symbool, dan de tweede, enzovoort, acht keer. Het is duidelijk dat in het tweede geval aanvullende middelen nodig zijn om de symbolen op deze wijze in de tijd te ontvouwen.

Parallel en serieel

En de transmissiesnelheid zal anders zijn:

Het blijkt dat elke optie zijn voordelen heeft, maar ook zijn nadelen.

1. Het is sneller om acht bits tegelijk te verzenden (dat wil zeggen byte voor byte), maar je hebt acht keer meer draden nodig
2. Voor het verzenden van één bit tegelijk is slechts één informatieoverdracht nodig, maar dit zal acht keer langzamer zijn.

Dus in het eerste geval noemden ze de transmissie parallel, en in het tweede geval - serieel.

Poortinterface

En het hele systeem van zulke transmissie – in het ene geval op deze manier, in het andere – op die manier, interface genoemd. Eén interface is parallel, de andere is serieel. Bijna hetzelfde, poorten, de ene parallel, de andere serieel.

Hoe verschilt het concept van poort van het concept van “interface”? In de moderne technologie verschijnen woorden niet alleen, ze groeien en krijgen ‘onderwijs’. En net als mensen kunnen ze bekrompen specialisten worden, of ‘amateurs’. Dit is een typisch amateurwoord: “interface”. Omdat het ‘een plug voor elk gaatje’ is. De interfaces zijn:

En de betekenis van het woord is iets tussen iets. Inter - tussen, gezicht - gezicht. Het is prachtig geworden, daarom wordt het overal gebruikt. De gebruikersinterface van het Windows-systeem is bijvoorbeeld het schermoppervlak van het systeem, ontworpen om met een persoon te communiceren.

En het bestaat uit een afbeelding op het scherm getekend + regels voor de werking van elk element van de afbeelding (klik bijvoorbeeld met de muis op een knop op het scherm - deze wordt ingedrukt) + regels voor de reactie van elk element en het hele systeem als geheel + alle hardware die deelneemt aan de dialoog (muis, toetsenbord, scherm) + alle programma's die dialoog bieden, zowel vanaf de kant van het hele systeem als vanaf de kant van individuele apparaten (stuurprogramma's).

Ze hebben de persoon niet genoemd, maar aangezien hij ook deel uitmaakt van de interactie, moet hij over kennis en vaardigheden beschikken om in het systeem te werken, en hiervoor zijn er trainingsprogramma's, hulpsystemen... En van dit alles een mooi en er ontstaat een ruim woord: interface.

In ons thema betekent interface de zaken iets eenvoudiger.

Dit zijn hardware + software overdrachtsmiddelen + overdrachtsregels. Hardware - begrijpelijk. Maar software op computers en in moderne communicatiemiddelen is altijd en overal aanwezig. Het gebeurt zelfs: eerst wordt op een hardwarebasis iets functioneels gemaakt, dat niet onmiddellijk wordt uitgevoerd, maar gebruik van speciaal geschreven programma's. En de programma's zijn allemaal aanpasbaar.

En geleidelijk aan, naarmate de nieuwe functie (of het functionele blok) werkt, worden de programma's die het 'maken' - en ze verschillen van hardware doordat ze gemakkelijk kunnen worden geconfigureerd - in een bepaalde staat van optimale configuratie gebracht. Dat configureren niet meer nodig is. En dan kan het programma in de nieuwe versie van het functionele blok worden vervangen door een op hardware gebaseerde vervanger voor het softwaregedeelte. Bijvoorbeeld ‘naaien’ en optimaal werkend goed afgestemd programma in permanent geheugen. Of bedenk een speciaal logisch circuit dat precies hetzelfde doet als een optimaal geconfigureerd programma - zonder terug te schrikken en soms al zijn nuttige instellingen te vergeten.

Daarom wordt de interface vaak zo genoemd: software en hardware.

Transmissieregels zijn nodig om ervoor te zorgen dat dezelfde dingen aan beide kanten van de interactie op dezelfde manier worden begrepen (en verwerkt). Hebben we het over impulsoverdracht? Dit betekent dat de impulsen strikt identiek moeten zijn.

Zodat 1 bit bijvoorbeeld de vorm heeft van +12 of +15 volt spanningsval vanaf nul. En zodat het de vorm heeft van een rechthoek, of een scherpe uitbarsting - waarvan de piek niet minder mag zijn dan, nou ja, + 5 volt, en het is niet echt nodig om bijvoorbeeld een bovengrens in te voeren. Dit komt doordat elektrische signalen bij het overbrengen van impulsen over een bepaalde afstand de neiging hebben te verzwakken en te ‘uitsmeren’.

Als er strikt 12 volt vanaf de ene kant wordt verzonden, kan er 3 volt de andere kant bereiken, en dit kan door het ontvangende systeem eenvoudigweg worden geïnterpreteerd als ruis op de lijn, en de verzonden informatie gaat verloren.

De betekenis van impulsen moet ook op dezelfde manier worden begrepen. En impulsen kunnen informatief zijn, service, synchroniseren. En in het algemeen bijvoorbeeld geen impulsen, maar gewoon een constante spanning. Die kan aan de andere kant worden gebruikt om een ​​klein apparaat van stroom te voorzien.

En de draden zelf, die helemaal aan het begin werden besproken, moeten ook op dezelfde manier worden begrepen. Hier moet meteen gezegd worden dat het nooit voorkomt dat er maar één draad is. Zelfs de telefoon heeft twee draden in de kabel, maar normaal gesproken zou de kabel er vier moeten hebben. En data-interfaces hebben altijd meerdere geleiders. Sommigen van hen zijn informatief, sommige zijn servicegericht. En dit is wat aan beide kanten van de interactie in gelijke mate moet worden erkend. En de draden worden herkend als? Op kleur, indien in de kabel en op locatie, indien in de aansluitcontacten.

Port is een eenvoudig woord en ook niet geheel eenduidig. Maar de betekenis is vergelijkbaar: dat iets ergens op wordt geladen en ergens naartoe wordt gestuurd. Of andersom, iets dat iets accepteert en er iets van ontlaadt. De betekenis is bijna hetzelfde als de hardware-software-interface, maar op de een of andere manier beknopter. En strenger, zoals bij de marine ("Ze zullen het je vertellen - maak geen ruzie... maar wij maken geen ruzie..."). Alleen onze signalen reizen niet over zee, maar via de kabel.

Pinout van COM-poortconnectoren

De pinout heeft geen verbinding met kruisiging, hoewel ze, net als draden die vrij in één kabelmantel lopen, in zijkanten worden gedemonteerd en hard aan hun pinnen worden gesoldeerd, vergelijkbaar met kruisiging. Pin, in het Engels “pin”, pin, dus pinout, het woord is al een “pro-Engels” jargon voor computercommunicatie. Het betekent dat u de draden aansluit op de pinnen op de connector.

De vorm van de connector, de volgorde van de bedrading (pinnen) erin, het doel van elke pin, evenals de spanningswaarden en de betekenis van de signalen in elke pin - dit maakt deel uit van de interface. Normaal gesproken wordt al deze informatie verzameld in een afzonderlijk document dat een poortspecificatie wordt genoemd. Zo'n eenvoudig en duidelijk bord van één pagina. In andere soorten interfaces zou zoiets een ‘protocol’ kunnen worden genoemd. En hier noemen ze het gewoon “pinout”.

Seriële COM-poorten

COM-poorten van een computer vormen een langeafstandsverbinding tussen een computercomplex. In tegenstelling tot parallelle poorten en kabels die naar 'zware' apparaten leidden - printers, scanners, Com-poorten verbonden 'lichte' eenheden met de computer - een muis, een modem. De eerste computer-naar-computer-interfaces (via een “nulmodem”). In de toekomst, wanneer verspreidden lokale netwerken zich, en muizen werden aangesloten via dezelfde connector als het toetsenbord - poort ps/2 (pe-es-in de helft) - de com-poort werd op de een of andere manier vergeten.

De opleving kwam met de komst van de seriële USB-interface. Het bleek dus een beweging in een cirkel te zijn. Nu vind je op USB naast flashdrives ook USB-muizen en USB-toetsenborden. Printers, scanners, modems - alle randapparatuur staat nu op USB, ik ben de dikke en stevige parallelle LTP-kabels al vergeten, die aan elke kant met 2 bouten moesten worden vastgeschroefd. En er zitten twee signaaldraden in deze USB's (eigenlijk één kanaal, één direct signaal, de andere hetzelfde - omgekeerd) en twee - voeding en behuizing.

Er waren verschillende eerdere seriële COM-poorten. De kleinste - en de meest populaire Een 9-pins poort (D9), waarop de meeste apparaten waren aangesloten: muizen, modems, nulmodemkabels. De contacten waren in twee rijen gerangschikt, 5 en 4 op een rij, waardoor een trapezium ontstond. Vandaar de naam D9. Op de “moeder” ging de nummering van links naar rechts en van boven naar beneden:

1 2 3 4 5

COM-poortbedrading, poort RS232, 9-pins.

De parallelle poort biedt redelijk hoge overdrachtssnelheden omdat de overdracht byte voor byte plaatsvindt. Tegelijkertijd is een seriële poort handiger als de kabel lang is of de gegevensuitwisseling niet erg intensief is.

De seriële poort verzendt slechts 1 bit aan gegevens tegelijk in één richting. Via deze poort kunnen gegevens zowel van de computer naar een extern apparaat worden overgedragen als omgekeerd.

Seriële computerpoorten voldoen doorgaans aan de internationale referentiestandaard RS-232C (Referentiestandaard 232 versie C). Daarom kan elk apparaat dat ook op deze standaard is gericht op deze poort worden aangesloten (bijvoorbeeld een muis, modem, seriële printer of seriële poort). een andere computer overzetten). Deze interface maakt gebruik van 9 communicatiekanalen: één ervan wordt gebruikt om gegevens van de computer te verzenden, de andere wordt gebruikt om gegevens van een randapparaat te ontvangen. De overige 7 kanalen worden gebruikt om het gegevensuitwisselingsproces te besturen.

De seriële poort bestaat uit een UART-chip (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) en hulpcomponenten. De UART-chip ontvangt bytes aan gegevens van de computerbus (waarin ze parallel worden verzonden), zet deze om in een reeks bits, voegt servicebits toe en voert vervolgens een gegevensoverdracht uit, en voert ook de omgekeerde stappen uit van het ontvangen van een reeks bits. bits en het converteren van de code van serieel naar parallel.

Moderne UART-chips zijn uitgerust met buffergeheugen en bieden gegevensoverdrachtsnelheden tot 115 Kbps. Nieuwe hogesnelheidsversies van de seriële poort - verbeterde seriële poort ESP (Enhanced Serial Port) en Super ESP (Super Enhanced Serial Port) bieden gegevensoverdracht tot 460 Kbps.

Tijdens seriële transmissie worden gegevens gescheiden door servicebits, zoals een startbit en een stopbit. Deze bits geven het begin en het einde aan van de verzending van opeenvolgende databits. Deze transmissiemethode maakt synchronisatie tussen de ontvangende en verzendende kant mogelijk, evenals het egaliseren van de gegevensuitwisselingssnelheid.

Om fouten tijdens seriële verzending te identificeren en te herkennen, kan aanvullend een pariteitsbit in de verzending worden opgenomen. De waarde van het pariteitsbit wordt bepaald door de binaire som van alle verzonden databits. In de Even Parity-modus is de waarde van de pariteitsbit 0 als de som van de bits even is, en anders 1. Pariteitsbits hebben inverse (omgekeerde) waarden (respectievelijk 1 of 0) als de pariteitsbit oneven is (Odd Parity).

De standaardconfiguratie van de computer bevat twee seriële poorten. Het verschil tussen een seriële poortconnector en een parallelle poort is dat deze connector 9 pinnen heeft en geen sockets (moederconnector) (Fig. 1.3.11a). Aan de kabelzijde van het aangesloten apparaat wordt de “moeder”-connector gebruikt (Fig. 1.3.11b). De lengte van de seriële poortkabel is beperkt tot 18 m. De belangrijkste apparaten die op de seriële poort zijn aangesloten, zijn oude modellen modems en muizen.

Sommige computers, vooral computers die gericht zijn op communicatietoepassingen, hebben mogelijk seriële poorten die verschillende standaarden volgen (bijvoorbeeld RS-449A of RS-613) en hebben hogere gegevensoverdrachtsnelheden over langere afstanden.

Rijst. 1.3.11. Seriële poort: a) 9-pins computerconnector;

b) adapterkabel seriële poort-USB

1.3.2.3.13. PS/2-poort

De PS/2-poort (6-pins) wordt zo genoemd omdat deze voor het eerst verscheen op computers uit de IBM PS/2-serie. Van de 6 contacten worden er 4 gebruikt waarvan er één bestemd is voor datatransmissie, het tweede voor klokfrequentiesignalen (in het bereik van 10-16,7 kHz), het derde contact wordt voorzien van stroom (+5V), en het vierde is grond. Gegevensoverdracht is vergelijkbaar met de seriële poort, maar er wordt één bevestigingsbit toegevoegd bij het overbrengen van gegevens naar het apparaat. Moderne computers hebben twee PS/2-poorten die zijn ontworpen om een ​​muis (groene connector) en een toetsenbord (paarse connector) aan te sluiten (Fig. 1.3.12a), maar deze apparaten schakelen over op het gebruik van een USB-poort. De kabelconnectoren voor PS/2-apparaten (muis en toetsenbord) worden weergegeven in Afb. 1.3.12b.

Rijst. 1.3.12. PS/2-poort: a) computerpoortaansluitingen; b) kabelstekkers

Seriële poort - concept en typen. Classificatie en kenmerken van de categorie "Seriële poort" 2017, 2018.

Een bijzonder kenmerk van deze poort vergeleken met andere “seriële” technologieën is het feit dat er geen timingvereisten zijn tussen 2 bytes. Er zijn alleen timingvereisten tussen de bits van één byte (inclusief start, stop en pariteit). Het omgekeerde van de tijdpauze tussen de bits van één byte wordt de baudsnelheid genoemd - de baudsnelheid. Ook in deze technologie bestaat er geen concept van “pakket”.

Andere 'seriële' technologieën, zoals X.25, USB of Ethernet, hebben een 'pakket'-concept en stellen strikte timingvereisten op tussen alle bits van een enkel pakket.

Om deze reden werd deze poort in Cisco IOS-terminologie async genoemd - in tegenstelling tot synchrone serieel, d.w.z. X.25. Om dezelfde reden heet de Windows-module die PPP via deze poort implementeert AsyncMac.sys (de PPP-standaard beschrijft afzonderlijk de implementatie van PPP, die het concept van "pakket" gebruikt, via een seriële poort die dit concept niet heeft) .

Sommige industriële communicatieprotocollen leggen strikte timingvereisten op tussen seriële poortbytes. Dergelijke protocollen zijn uiterst moeilijk te implementeren in multitasking-besturingssystemen met zwakke real-time ondersteuning, zoals Windows, en vereisen daarom vaak MS-DOS en verouderde software van bijna 20 jaar geleden op de besturingscomputer.

Doel

De meest gebruikte standaard voor de seriële poort van personal computers is RS-232C. Vroeger werd de seriële poort gebruikt om een ​​terminal aan te sluiten, later voor een modem of muis. Het wordt nu gebruikt om verbinding te maken met en te communiceren met hardware voor de ontwikkeling van embedded computersystemen, satellietontvangers, kassa's, maar ook met apparaten voor beveiligingssystemen voor faciliteiten.

Via een COM-poort kunt u twee computers met elkaar verbinden via een zogenaamde “nulmodemkabel” (zie hieronder). Het wordt al sinds de dagen van MS-DOS gebruikt voor het overbrengen van bestanden van de ene computer naar de andere, in UNIX voor terminaltoegang tot een andere machine, en in Windows (zelfs moderne) voor een debugger op kernelniveau.

Het voordeel van de technologie is de extreme eenvoud van de apparatuur. Het nadeel is de lage snelheid, de grote connectorgroottes, de vaak hoge eisen aan de responstijd van het besturingssysteem en het stuurprogramma en een hoog aantal interrupts (één per helft van de hardwarewachtrij, d.w.z. 8 bytes).

Connectoren

Op moederborden van toonaangevende fabrikanten (bijvoorbeeld Intel) of kant-en-klare systemen (bijvoorbeeld IBM, Hewlett-Packard, Fujitsu Siemens Computers) wordt het volgende symbool gebruikt voor de seriële poort:

De meest gebruikte D-vormige connectoren, gestandaardiseerd in 1969, zijn 9-pins en 25-pins (respectievelijk DB-9 en DB-25). Voorheen werden ook DB-31 en ronde acht-pins DIN-8 gebruikt. De maximale transmissiesnelheid in de normale versie van de poort is 115.200 baud.

Relevantie

Er zijn standaarden voor het emuleren van een seriële poort via USB en via Bluetooth (deze technologie is grotendeels ontworpen als een “draadloze seriële poort”).

Niettemin wordt software-emulatie van deze poort nog steeds veel gebruikt. Bijna alle mobiele telefoons emuleren bijvoorbeeld een klassieke COM-poort en modem in zichzelf om tethering te implementeren: computertoegang tot internet via de GPRS/EGDE/3G-apparatuur van de telefoon. In dit geval wordt USB, Bluetooth of Wi-Fi gebruikt voor de fysieke verbinding met de computer.

Ook wordt software-emulatie van deze poort aangeboden aan “gasten” van virtuele VMWare- en Microsoft Hyper-V-machines, waarvan het belangrijkste doel is om een ​​debugger op Windows-kernelniveau te verbinden met de “gast”.

Apparatuur

De connector heeft contacten:

DTR (Data Terminal Ready - gereedheid om gegevens te ontvangen) - uitvoer op de computer, invoer op de modem. Geeft aan dat de computer klaar is om de modem te gebruiken. Het resetten van deze lijn zorgt ervoor dat de modem vrijwel volledig opnieuw wordt opgestart naar de oorspronkelijke staat, incl. ophangen (sommige controleregisters overleven zo'n reset). Op UNIX gebeurt dit wanneer alle toepassingen gesloten bestanden op het stuurprogramma voor de seriële poort hebben. De muis gebruikt deze draad om stroom te ontvangen.

DSR (Data Set Ready - gereedheid voor gegevensoverdracht) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. Geeft aan dat de modem gereed is. Als deze regel op nul staat, wordt het in sommige besturingssystemen onmogelijk om de poort als bestand te openen.

RxD (gegevens ontvangen) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. Een stroom gegevens die een computer binnenkomt.

TxD (Transmit Data - data transfer) - uitvoer op de computer, invoer op de modem. Een stroom gegevens afkomstig van een computer.

CTS (Clear to Send - gereedheid om te verzenden) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. De computer moet de gegevensoverdracht pauzeren totdat deze draad op één is ingesteld. Wordt gebruikt in het hardware-stroomcontroleprotocol om overflow in de modem te voorkomen.

RTS (Request to Send - verzoek om te verzenden) - uitvoer op de computer, invoer op de modem. Het modem moet de gegevensoverdracht onderbreken totdat deze draad op één is ingesteld. Wordt gebruikt in het hardware-stroomcontroleprotocol om overflows van hardware en stuurprogramma's te voorkomen.

DCD (Carrier Detect - aanwezigheid van carrier) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. Ingesteld op één door het modem nadat een verbinding tot stand is gebracht met het modem aan de andere kant, opnieuw ingesteld op nul wanneer de verbinding wordt verbroken. De computerhardware kan een interrupt afgeven wanneer een dergelijke gebeurtenis zich voordoet.

RI (Ring Indicator - belsignaal) - ingang op de computer, uitgang op de modem. Door de modem ingesteld op één na detectie van het belsignaal van een telefoongesprek. De computerhardware kan een interrupt afgeven wanneer een dergelijke gebeurtenis zich voordoet.

SG (Signal Ground) - gemeenschappelijke signaaldraad van de poort, is geen gemeenschappelijke grond, in de regel geïsoleerd van de computerkast of modem.

Een nulmodemkabel maakt gebruik van twee gekruiste paren: TXD/RXD en RTS/CTS.

De standaard (sinds de originele IBM PC) poorthardware heet UART 16550 (momenteel opgenomen in de SuperIO-chip op het moederbord, samen met een aantal andere apparaten). Sinds de tijd van de IBM-pc is er een hardwarebyte-wachtrij in verschenen, waardoor het aantal interrupts dat door het apparaat wordt uitgegeven aanzienlijk wordt verminderd.

Programmatische toegang tot de COM-poort

UNIX

Er is een registergedeelte voor elke poort. Deze secties hebben de volgende namen:

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Serial\Parameters\Serial10000

waarbij de laatste waarde “Serial10000” een uniek nummer is voor elke nieuwe COM-poort die aan het systeem wordt toegevoegd, voor de tweede – “Serial10001”, enz.

Om te communiceren met apparaten die Bluetooth ondersteunen, hebben sommige programma's (bijvoorbeeld: een programma dat de contactenlijst synchroniseert met een mobiele telefoon; een programma dat GPS-coördinaten ophaalt van een GPS-ontvanger) een COM-poort op de computer van de gebruiker nodig.

Programma's die COM-poorten gebruiken om communicatie te ondersteunen met behulp van draadloze Bluetooth-technologie, rechtstreeks ontwikkeld door Microsoft, zijn onder meer:

• HotSync gebruikt in draagbare computers
• ActiveSync, gebruikt in zak-pc's

Besturingssysteem/2

Het bestaande COM.SYS-stuurprogramma ondersteunt slechts 4 COM-poorten, die elk een eigen interruptlijn moeten hebben. Om COM-poorten te bedienen met een gemeenschappelijke interruptlijn, moet u het SIO-stuurprogramma gebruiken.

Nulmodem kabel

Hoofd artikel: Nulmodem kabel

In sommige gevallen is het mogelijk om een ​​vereenvoudigde versie van de kabel te gebruiken, waarbij alleen pin 2, 3 en 5 worden gebruikt.

Zie ook

• Seriële poortsignalen

Opmerkingen

Koppelingen

• Vertaling van de programmeergids voor de COM-poort in POSIX-besturingssystemen
• Programmeren van de poort in Java - hiermee kunt u vanuit Windows werken, in tegenstelling tot officiële pakketten van Sun.
• Programmeren van een COM-poort in C++ voor Windows. Kant-en-klare bibliotheek, broncodes, voorbeeldprogramma's.
• Yashkardin V.L. Seriële poort. Programmeren van een COM-poort in Windows en MS-DOS. Zachte Electro (2009). Gearchiveerd van het origineel op 8 februari 2012.

Samen met de parallelle poort is de COM-poort, of seriële poort, een van de traditionele computerinvoer-/uitvoerpoorten die in de eerste pc's werd gebruikt. Hoewel de COM-poort op moderne computers beperkt wordt gebruikt, kan informatie erover voor veel gebruikers nuttig zijn.

De seriële poort verscheen, net als de parallelle poort, lang vóór de komst van personal computers met de IBM PC-architectuur. In de eerste personal computers werd de COM-poort gebruikt om randapparatuur aan te sluiten. De reikwijdte van de toepassing ervan verschilde echter enigszins van die van de parallelle poort. Als de parallelle poort voornamelijk werd gebruikt om printers aan te sluiten, werd de COM-poort (het voorvoegsel COM is overigens slechts een afkorting voor het woord communicatie) meestal gebruikt om met telecommunicatieapparatuur, zoals modems, te werken. Op de poort kunt u echter bijvoorbeeld een muis en andere randapparatuur aansluiten.

COM-poort, belangrijkste toepassingsgebieden:

1. Aansluitklemmen
2. ~ externe modems
3. ~printers en plotters
4. ~ muizen
5. Directe verbinding tussen twee computers

Momenteel is de reikwijdte van de COM-poort aanzienlijk verminderd door de introductie van een snellere en compactere, en overigens ook seriële, USB-interface. Externe modems die zijn ontworpen om verbinding te maken met een poort, evenals “COM”-muizen, zijn bijna buiten gebruik. En het komt zelden voor dat iemand nu twee computers met elkaar verbindt via een nulmodemkabel.

Een aantal gespecialiseerde apparaten gebruiken echter nog steeds de seriële poort. Je kunt het op veel moederborden vinden. Feit is dat een COM-poort, vergeleken met USB, één belangrijk voordeel heeft: volgens de RS-232-standaard voor seriële gegevensoverdracht kan deze werken met apparaten op een afstand van enkele tientallen meters, terwijl het bereik van een USB-kabel beperkt is. meestal beperkt tot 5 meter.

Het werkingsprincipe van een seriële poort en het verschil met een parallelle poort

In tegenstelling tot een parallelle (LPT) poort verzendt een seriële poort gegevens bit voor bit op één enkele lijn, in plaats van op meerdere lijnen tegelijk. Reeksen bits worden gegroepeerd in reeksen gegevens, beginnend met een startbit en eindigend met een stopbit, evenals pariteitsbits die worden gebruikt voor foutcontrole. Dit is waar een andere Engelse naam vandaan komt, die een seriële poort heeft: seriële poort.

De seriële poort heeft twee lijnen waardoor de gegevens zelf worden verzonden - dit zijn lijnen voor het overbrengen van gegevens van de terminal (pc) naar het communicatieapparaat en terug. Daarnaast zijn er nog een aantal controlelijnen. De seriële poort wordt bediend door een speciale UART-chip, die een relatief hoge gegevensoverdrachtsnelheid kan ondersteunen, namelijk 115.000 baud (bytes/s). Het is echter vermeldenswaard dat de werkelijke snelheid van informatie-uitwisseling afhankelijk is van beide communicatieapparaten. Bovendien omvatten de functies van de UART-controller het omzetten van parallelle code in seriële code en omgekeerd.

De poort maakt gebruik van elektrische signalen met een relatief hoge spanning - tot +15 V en -15 V. Het logische nulniveau van de seriële poort is +12 V, en het logische éénniveau is -12 V. Met zo'n grote spanningsval kunnen we garanderen een hoge mate van ruisimmuniteit van de verzonden gegevens. Aan de andere kant vereisen de hoge spanningen die in de seriële poort worden gebruikt complexe circuitoplossingen. Deze omstandigheid heeft ook bijgedragen aan de afname van de populariteit van de haven.

Seriële interface RS-232

De werking van de seriële poort op een pc is gebaseerd op de gegevensoverdrachtstandaard voor seriële apparaten RS-232. Deze standaard beschrijft het proces van gegevensuitwisseling tussen een telecommunicatieapparaat, zoals een modem, en een computerterminal. De RS-232-standaard definieert de elektrische kenmerken van signalen, hun doel, duur, evenals de afmetingen van connectoren en pinouts ervoor. RS-232 beschrijft echter alleen het fysieke niveau van het gegevensoverdrachtproces en heeft geen betrekking op de gebruikte transportprotocollen, die kunnen variëren afhankelijk van de gebruikte communicatieapparatuur en software.

De RS-232-standaard werd in 1969 gecreëerd en de nieuwste versie, TIA 232, werd uitgebracht in 1997. RS-232 wordt nu als verouderd beschouwd, maar de meeste besturingssystemen ondersteunen dit nog steeds.

In moderne computers is de seriële poortconnector een 9-pins DB-9 mannelijke connector, hoewel de RS-232-standaard ook een 25-pins DB-25-connector beschrijft, die vaak op oudere computers werd gebruikt. De DB-9-connector bevindt zich meestal op het moederbord van de pc, hoewel deze zich bij oudere computers mogelijk op een speciale multikaart bevindt die in een uitbreidingsslot is geplaatst.

9-pins DB-9-aansluiting op moederbord

DB-9-connector op de kabel van het apparaat dat op de poort is aangesloten

In tegenstelling tot een parallelle poort zijn de connectoren aan beide zijden van een tweewegs seriële kabel identiek. Naast de lijnen voor het verzenden van de gegevens zelf, bevat de poort verschillende servicelijnen waarmee besturingsinformatie kan worden verzonden tussen de terminal (computer) en het telecommunicatieapparaat (modem). Hoewel theoretisch slechts drie kanalen nodig zijn om een ​​seriële poort te laten functioneren: data-ontvangst, datatransmissie en aarde, heeft de praktijk geleerd dat de aanwezigheid van servicelijnen de communicatie efficiënter, betrouwbaarder en daardoor sneller maakt.

Doel van de seriële poort DB-9-connectorlijnen volgens RS-232 en hun correspondentie met de contacten van de DB-25-connector:

Configuratie en interrupts

Omdat een computer meerdere seriële poorten kan hebben (maximaal 4), wijst het systeem er twee hardware-interrupts voor toe: IRQ 3 (COM 2 en 4) en IRQ 4 (COM 1 en 3) en verschillende BIOS-interrupts. Veel communicatieprogramma's, evenals ingebouwde modems, gebruiken voor hun werk interrupts en de adresruimte van COM-poorten. In dit geval worden meestal geen echte poorten gebruikt, maar zogenaamde virtuele poorten, die door het besturingssysteem zelf worden geëmuleerd.

Net als bij veel andere moederbordcomponenten kunnen de COM-poortparameters, met name de BIOS-interruptwaarden die overeenkomen met hardware-interrupts, worden geconfigureerd via de BIOS Setup-interface. Hiervoor worden BIOS-opties zoals COM-poort, ingebouwde seriële poort, seriële poortadres, enz. gebruikt.

Conclusie

De seriële pc-poort is momenteel geen veelgebruikt invoer-/uitvoermiddel. Omdat er echter een grote hoeveelheid apparatuur bestaat, voornamelijk voor telecommunicatiedoeleinden, die is ontworpen om met een seriële poort te werken, en ook vanwege enkele voordelen van het RS-232 seriële dataprotocol, mag de seriële interface nog niet worden afgeschreven. als een volledig verouderde rudimentaire personal computer-architectuur.