Serijska vrata - kaj je to, za kaj gre in vrste

Serijska vrata so trenutno ena glavnih oblik komunikacije med zunanjimi napravami in računalniki. Vmesnik, ki ga lahko najdemo na vseh perifernih napravah, ki jih imamo na namizju, pa tudi znotraj naše opreme.

Kazalo vsebine

Poskusili bomo razložiti delovanje serijskih vrat, pa tudi glavne vmesnike, ki jih trenutno najdemo. In če ne veste, kakšne so razlike z vzporednimi vrati, bomo porabili tudi čas, da jih razlikujemo.

Kaj je serijska vrata

Če si oglejte kable, ki jih trenutno imate na mizi, ki povezujejo miško tipkovnice ali USB bliskovni pogon z računalnikom, boste videli serijske komunikacijske vmesnike.

Serijska vrata so digitalni podatkovni vmesnik za komunikacijo, v katerem vodniki zaporedno prenašajo informacije po vodnikih. Na ta način naj bi serijska vrata pošiljala vse informacije v enem bitu za drugim, medtem ko bi vzporedna vrata hkrati pošiljala več bitov. Vmesnik za serijske podatke ali serijska vrata deluje po standardu RS-232.

Ali menite, da je serijska vrata počasnejša od vzporednih? No, dandanes imamo veliko hitrejša serijska vrata. Čeprav to seveda ni v skladu s komentiranim standardom, so pa izboljšane različice, zaradi katerih so izvorna serijska vrata popolnoma zastarela. Je najlažji za izvedbo, z boljšo združljivostjo in neskončno širšim.

Delovanje serijskih vrat in strojne opreme

Ta vrata delujejo asinhrono, zahvaljujoč protokolu, ki sproži prenos s signalom " start ", ki pripravi sprejemnik za sprejem besede (bitov). Po pošiljanju te besede, ki bo ASCII koda za vsak znak, se pošlje signal " stop ", tako da sprejemnik po kodiranju besede počiva in čaka, da prejme drugo.

Imamo tri vrste serijske komunikacije:

• Preprosto: Prenos je enosmerni, torej obstaja en pošiljatelj in en sprejemnik, na primer v oddajanih komunikacijah. Dupleks: Vsak konec je lahko oddajnik in sprejemnik hkrati, zato se za pošiljanje in sprejemanje uporabljajo bodisi različni kabli, bodisi valovi z različnimi frekvencami, da se izognemo mešanju. Semi-duplex: Podoben je duplex prenosu, toda ko eden prenaša drugo, posluša na primer dva walkija.

Na ta način moramo razumeti, da morata imeti v komunikaciji s serijskim vhodom obe napravi vhod in izhod, zato sta napravi razdeljena na kategoriji DTE (Data Terminal Equipment) in DCE (Data Circuit Terination Equipment).. Torej, računalnik bi bil za DTE, DCE pa modem ali programirljiva kartica. Za povezavo dveh DTE ali dveh DCE je treba za prečkanje obeh signalov uporabiti ničelni most.

Za upravljanje komunikacijskega vmesnika imamo UART ali USART čip (Univerzalni asinhroni oddajnik in sprejemnik). Njegova funkcija je pretvoriti signale in napetosti CPU-ja v komunikacijski standard. Čip UART 8250 se uporablja za 8 in 16 bitne procesorje, UART 16550 pa za preostale računalnike IBM.

RS-232 in serijski vmesnik Pinout

RS-232

V zgodovini računalništva je bilo najpogosteje uporabljeno pristanišče tisto, ki prenaša serijske podatke. Njegov vmesnik je bil leta 1962 standardiziran po standardu EIA / TIA RS-232C, za prijatelje, RS-232 ali "Priporočen standard 232". Izdelana sta bila priporočilo V.24, ki določa vezja in signale vmesnika, in priporočilo V.28, ki določa električne vidike.

Najbolj razširjen priključek je bil DB-25, pozneje poenostavljen za DB-9, neposredno imenovan RS-232. Pomembno je, da tega konektorja ne zamenjate z istoimenskim vzporednim vratom, čeprav se imenuje D-Sub. Bila je (in je) osredotočena na njegovo uporabo v povezavah med računalniki in zunanjimi napravami z dvostranskimi povezavami. Na primer, modem, stikala in druge komunikacijske naprave za industrijsko avtomatizacijo, kot so programirljive plošče, roboti in drugi splošni potrošniški izdelki, kot so digitalni pralni stroji.

Nato bomo videli pin konfiguracijo vrat RS-232 v različici DB-9 in DB-25. V obeh primerih imamo enako število uporabnih zatičev.

Trenutna raba serijskega porta

Naši trenutni namizni računalniki nimajo več uveljavljenih vrat RS-232, saj je USB najnovejši vmesnik in je praktično združljiv z vsemi vrstami elektronskih PCB-jev. Toda to serijsko vrata PCI še vedno lahko najdemo prek razširitvene kartice, če se posvetimo programiranju. Obstaja tudi veliko RS-232 za USB adapterje.

To so danes temeljne uporabe vrat DB-9 ali RS-232

• Modemi, stikala, usmerjevalniki, satelitski telefoni ali izravnalniki: tovrstna vrata ali glave še vedno najdemo znotraj ali zunaj za spreminjanje mikrokode starejše omrežne opreme, ki jih uporabnik ne more upravljati. Infrardeči čitalci črtne kode: in druga relativno stara oprema supermarketov. Programske plošče, električna merilna oprema in programski čistilniki. Tiskalniki: starejši tiskalniki, ki ne uporabljajo vmesnika USB ali vzporednega konektorja, na splošno računalniki, ki nimajo USB za posodobitev strojne programske opreme.

Predvsem pa govorimo o industrijskih in omrežnih napravah, kjer uporabo pričakujejo uporabniki s tehničnim znanjem.

Hitrost serijskih vrat (RS-232)

Preden si ogledate trenutne različice serijskega porta, je vredno vedeti o hitrostih, ki so jih dosegle po posodobitvah strojne in periferne opreme:

Te hitrosti se merijo v bitih na sekundo ali baud, kar je pogost ukrep v modemovih in so v primerjavi s serijskimi vrati, ki jih trenutno imamo kot USB, precej nizke. Tudi s programsko opremo neposredno upravlja programska oprema v smislu pasovne širine in povezave do zunanje naprave.

Razvoj serijskega porta do današnjega časa in glavnih vmesnikov

Vrata RS-232 pustimo za seboj, če želite izvedeti več o najbolj uporabljanih serijskih vratih danes. Vsi delajo po svojem standardu in ne pod pogoji RS-232, samodejno in avtonomno pa jih upravlja njihov upravljavec.

PS / 2

To pristanišče je bilo prvič uvedeno na računalnikih IBM leta 1987 in še danes ga najdemo na trenutnih ploščah. Njegova funkcija je povezati miši ali tipkovnice v neodvisnem vmesniku na USB. Skupaj ima 6 zatičev okrogle oblike, v operacijskem sistemu pa jih najdemo kot COM vrata.

Gre za dvosmerni vmesnik in na starih ploščah s pristaniščem RS-232 je delil prekinitev s tem pristaniščem. Poleg tega ne omogoča vročega menjave, zato bi morali računalnik znova zagnati, da bi ponovno zaznal nameščeno zunanjo napravo.

USB (univerzalni serijski vodnik)

Kdo danes ne pozna vrat USB? Temu vmesniku bi lahko namenili cel članek in ga ne bi dokončali. Je danes najbolj razširjena serijska vrata za povezovanje zunanjih zunanjih naprav z računalnikom.

Njegov vmesnik je dovolj s 4 vodniki, od katerih eden napaja napetost do 5 V, dva sta zadolžena za prenos in prenos podatkov, zadnji pa je ozemljitvena povezava. Medtem ko imajo druge različice, kot je mikro USB, peti pin, da ga razlikujemo od Micro-A in Micro-B. Tudi poznejše različice USB 3.0 naprej povečajo svoj pinout in tako omogočajo več pasovne širine.

To so različice in hitrosti, za katerimi trenutno zaostajamo različici 1.0 in 1.1:

• USB 2.0: teoretična hitrost 480 Mbps (60 MB / s) z zmogljivostjo napajanja 5V. USB 3.0: poveča hitrost do 5 Gbps (600 MB / s), imenujemo pa jo tudi USB 3.1 Gen1 ali USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Čeprav se trenutno imenuje USB 3.1 Gen2 ali USB 3.2 Gen2, je bil tako uveljavljen v letu 2019. Hitrost poveča na 10 Gbps (1.2 GB / s) USB 3.2: Poveča hitrost na 20 Gbps (2, 4 GB / s) in našli ga bomo pri poimenovanju USB 3.2 Gen2x2. To pristanišče so uvedli konec leta 2019 na novih ploščah Intel in AMD.

Od leta 2014 imamo na voljo vrata USB Type-C, ki imajo 24 stikov, razporejenih v dveh vrsticah, da so popolnoma reverzibilni. Ta vrsta priključka se pogosto uporablja za prenosne naprave, kot so pametni telefon ali zunanje naprave. Trenutno lahko najdemo USB-C tipa 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 in 3.2 Gen2x2. Poleg tega je sposoben implementirati DisplayPort 1.4 in Thunderbolt 3 povezavo z obremenitvijo do 100 W.

Firewire

Ameriška različica USB, znana tudi kot standard IEEE 1394, je še pred tem razširila tudi sam vmesnik na tem področju, zato je ta serijski vmesnik precej zaostal v učinkovitosti.

Je konektor, podoben USB-ju, čeprav s poudarjenim vogalom in ima 4, 6, 9 in do 12 nožic, odvisno od različice . Trenutno ga je v celoti nadomestil USB 2.0.

Obstajajo 4 različice Firewire glede na njihovo pasovno širino

• Firewire 400: deluje pri 50 MB / s Firewire 800: doseže 100 MB / s Firewire s1600: hitrost 200 MB / s Firewire s3200: zadnja različica deluje pri 400 MB / s

Vrata za video

Video priključki delujejo tudi pod vodilom serijskega tipa, to so D-Sub, znan tudi kot VGA, DVI v različnih različicah ter vrata HDMI in DisplayPort kot najnovejši vmesnik in se uporabljata skupaj s Thunderboltom pod USB Type- C.

Najhitrejša bosta vrata HDMI in DisplayPort. V prvem primeru smo v različici 2.0b s pasovno širino 14, 4 Gbps, kmalu pa bomo prešli na različico 2.1, ki se poveča na 42, 6 Gbps s podporo ločljivosti do 8K pri 120 Hz. In v primeru DisplayPort imamo operacijsko različico 1, 4 pri 49, 65 Gbps, ki podpira 8K ločljivosti pri 60 Hz.

Vmesnik SATA in PCIe

In končno najpomembnejši vmesniki našega računalnika: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) za trde diske in PCIe ali PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) za notranjo komunikacijo komponent.

SATA je vmesnik, ki je zamenjal PATA za povezave pomnilniških naprav v računalnikih za splošno porabo. Njegova največja pasovna širina v različici SATA III je 6 Gbps, kar je bilo približno 600 MB / s. Uporablja veliko manjši konektor kot IDE in z eno samo povezavo naprave na vmesnik, kar omogoča tudi vroče vtikanje. Deluje s protokolom AHCI (Advanced Host Controller Interface) in je na voljo tudi na vmesnikih M.2 za pogone SSD.

PCI-Express je notranja serijska vodila najpomembnejše plošče, ki nam omogoča, da komponente visoke hitrosti povežemo neposredno v reže, nameščene na matični plošči. Te razširitvene kartice bomo poklicali. Trenutno najdemo plošče s PCI-Expressom v različici 4.0, v katerih ima vsak podatkovni pas pasovno širino 2000 MB / s (16 Gbps) hkrati in zgoraj, kar je resnična barbarnost v primerjavi s vrati zunanji. Povezujejo NVMe SSD, grafične kartice, omrežne kartice itd. Poleg tega severni most ali čipset komunicira s CPU-jem s pomočjo vodila te vrste.

Razlike med serijskim in vzporednim vratom

Še vedno nismo videli glavne ali glavne razlike med serijskim in vzporednim vratom. To je njegovo delovanje, saj vzporedno vrata hkrati pošiljajo koščke informacij in v obliki paketov. Vsak od teh bitov, ki je lahko na primer ASCII koda, pošlje drugačen prevodnik, ki ima hkrati toliko konduktov, kot je bitov poslanih hkrati. Poleg teh bodo na voljo tudi drugi dodatni vodniki za merjenje časa, tal in drugih signalov.

Vzporedna vrata so na primer tip Centronics za tiskalnike, PATA vodila (IDE) za trde diske in SCSI vodilo tudi za trde diske. V njih vroča povezava ni dovoljena, prav tako tudi moč priključene periferne naprave. Podpirajo veliko manj perifernih naprav, povezanih z istim vodilom, in so trenutno večinoma opuščene.

Sklepi in interesne povezave

Serijska vrata v svoji standardni različici RS-232 in poznejših različicah so bila namenjena zgolj industrijski in sporadični uporabi s potrošniško računalniško opremo. Pristanišče, ki je nedvomno zaznamovalo povezavo opreme in perifernih naprav, še posebej v omrežjih za posodabljanje vdelane programske opreme modemov.

Trenutno vsi uporabljamo USB v različnih različicah, saj gre za veliko manjša vrata in veliko večjo hitrost. Poleg tega podpira vroče povezave (Plug And Play) in enakomerno napajanje do 100 W v vmesniku Thunderbolt 3 pod USB Type-C, ki lahko doseže do 40 Gbps.

Če želite izvedeti več o pristaniščih ali omrežjih, vam prepuščamo te članke:

Ste poznali vrata RS-232, ste jih že kdaj uporabljali? Če poznate več objav v seriji ali imate kakršna koli vprašanja, jih lahko pustite v komentarjih.