Особенностью данного порта по сравнению с другими "последовательными" технологиями является факт отсутствия каких-либо временных требований между 2 байтами. Временные требования есть только между битами одного байта (включая старт, стоп и четность), величина, обратная временной паузе между битами одного байта, называется baud rate - скорость передачи. Также в этой технологии отсутствует понятие "пакет".
Другие "последовательные" технологии, такие, как X.25, USB или Ethernet, имеют понятие "пакет", и накладывают жесткие временные требования между всеми битами одного пакета.
По этой причине в терминологии Cisco IOS данный порт назывался async - в отличие от синхронных serial, т.е. X.25. По этой же причине модуль Windows , реализующий PPP поверх данного порта, называется AsyncMac.sys (в стандарте PPP отдельно описана реализация PPP, использующего понятие "пакет", над последовательным портом, этого понятия не имеющим).
Некоторые протоколы связи с индустриальным оборудованием налагают жесткие временные требования между байтами последовательного порта. Такие протоколы крайне сложны в реализации в многозадачных ОС со слабой поддержкой реального времени, такой, как Windows, и потому зачастую требуют MS-DOS и устаревшего ПО почти 20-летней давности на управляющем компьютере.
Назначение
Наиболее часто для последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232C. Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши . Сейчас он используется для соединения с , для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем , спутниковыми ресиверами, кассовыми аппаратами, а также с приборами систем безопасности объектов.
С помощью COM-порта можно соединить два компьютера, используя так называемый «нуль-модемный кабель» (см. ниже). Использовался со времен MS-DOS для перекачки файлов с одного компьютера на другой, в UNIX для терминального доступа к другой машине, а в Windows (даже современной) - для отладчика уровня ядра.
Достоинством технологии является крайняя простота оборудования. Недостатком является низкая скорость, крупные размеры разъемов, а также зачастую высокие требования к времени отклика ОС и драйвера и высокое количество прерываний (одно на половину аппаратной очереди, т.е. 8 байт).
Разъемы
На материнских платах ведущих производителей (например, Intel) или готовых системах (например, IBM , Hewlett-Packard , Fujitsu Siemens Computers) для последовательного порта принято следующее условное обозначение:
Наиболее часто используются стандартизированные в 1969 году D-образные разъёмы: 9-ти и 25-ти контактные, (DB-9 и DB-25 соответственно). Раньше использовались также DB-31 и круглые восьмиконтактные DIN-8. Максимальная скорость передачи, в обычном исполнении порта, составляет 115 200 бод .
Актуальность
Существуют стандарты на эмуляцию последовательного порта над USB и над Bluetooth (эта технология в значительной степени и проектировалась как «беспроводной последовательный порт»).
Тем не менее программная эмуляция данного порта широко используется и сегодня. Так, например, практически все мобильные телефоны эмулируют внутри себя классический COM-порт и модем для реализации тетеринга - доступа компьютера в Интернет через GPRS/EGDE/3G оборудование телефона. При этом для физического подключения к компьютеру используется USB, Bluetooth или Wi-Fi .
Также программная эмуляция данного порта предоставляется «гостям» виртуальных машин VMWare и Microsoft Hyper-V , основная цель при этом - подключение отладчика уровня ядра Windows к «гостю».
Аппаратура
Разъем имеет контакты:
DTR (Data Terminal Ready - готовность к приёму данных) - выход на компьютере, вход на модеме. Означает готовность компьютера к работе с модемом. Сброс этой линии вызывает почти полную перезагрузку модема в первоначальное состояние, в т.ч. бросание трубки (некоторые управляющие регистры выживают после такого сброса). В UNIX это происходит в случае, если все приложения закрыли файлы на драйвере сериального порта. Мышь использует этот провод для получения питания.
DSR (Data Set Ready - готовность к передаче данных) - вход на компьютере, выход на модеме. Означает готовность модема. Если эта линия находится в нуле - то в ряде ОС становится невозможно открыть порт как файл.
RxD (Receive Data - приём данных) - вход на компьютере, выход на модеме. Поток данных, входящий в компьютер.
TxD (Transmit Data - передача данных) - выход на компьютере, вход на модеме. Поток данных, исходящих из компьютера.
CTS (Clear to Send - готовность передачи) - вход на компьютере, выход на модеме. Компьютер обязан приостановить передачу данных, пока этот провод не будет выставлен в единицу. Используется в аппаратном протоколе управления потоком для предотвращения переполнения в модеме.
RTS (Request to Send - запрос на передачу) - выход на компьютере, вход на модеме. Модем обязан приостановить передачу данных, пока этот провод не будет выставлен в единицу. Используется в аппаратном протоколе управления потоком для предотвращения переполнения в оборудовании и драйвере.
DCD (Carrier Detect - наличие несущей) - вход на компьютере, выход на модеме. Взводится модемом в единицу после установления соединения с модемом с той стороны, сбрасывается в ноль при разрыве связи. Аппаратура компьютера может издавать прерывание при наступлении такого события.
RI (Ring Indicator - сигнал вызова) - вход на компьютере, выход на модеме. Взводится модемом в единицу после обнаружения вызывного сигнала телефонного звонка. Аппаратура компьютера может издавать прерывание при наступлении такого события.
SG (Signal Ground - сигнальная земля) - общий сигнальный провод порта, не является общей землёй , как правило, изолирован от корпуса ЭВМ или модема.
В нуль-модемном кабеле используются две перекрещенные пары: TXD/RXD и RTS/CTS.
Стандартная (со времен оригинальной IBM PC) аппаратура порта называется UART 16550 (в настоящее время включена в SuperIO микросхему на материнской плате вместе с рядом иных устройств). Со времен IBM PC в ней появилась аппаратная очередь байт, которая сильно снижает количество издаваемых устройством прерываний.
Программный доступ к СОМ-порту
UNIX
Для каждого порта в реестре имеется раздел. Эти разделы имеют такие имена:
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Serial\Parameters\Serial10000
где последнее значение “Serial10000” - уникальный номер для каждого нового добавленного в систему COM-порта, для второго – “Serial10001” и т.д
Для связи с устройствами, поддерживающими Bluetooth, некоторым программам (например, к таким программам относятся: программа, которая синхронизирует список контактов с мобильным телефоном; программа, которая извлекает координаты GPS из GPS-приемника) на компьютере пользователя требуется COM-порт.
К программам, использующим COM-порты для поддержки связи с помощью технологии беспроводного подключения Bluetooth, непосредственно разработанных фирмой Microsoft, относятся:
- HotSync, используемый в ручных компьютерах
- ActiveSync , используемый в карманных ПК
OS/2
Имеющийся драйвер COM.SYS поддерживает только 4 COM-порта, каждый из которых должен иметь свою линию прерываний. Для обслуживания COM-портов с общей линией прерывания необходимо воспользоваться драйвером SIO .
Нуль-модемный кабель
Основная статья: Нуль-модемный кабель
В некоторых случаях возможно применение упрощённого варианта кабеля, в котором задействуются только контакты 2, 3 и 5.
См. также
- Сигналы последовательных портов
Примечания
Ссылки
- Перевод руководства по программированию СОМ-порта в POSIX операционных системах
- Программирование порта на java - позволяет работать из Windows, в отличие от официальных пакетов от Sun.
- Программирование COM порта на C++ под Windows. Готовая библиотека, исходные тексты, примеры программ.
- Яшкардин В.Л. Последовательный порт. Программирование COM-порта в Windows и MS-DOS . SoftElectro (2009). Архивировано из первоисточника 8 февраля 2012.
| UART | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Физические уровни |
| ||||||
Описание интерфейса RS-232, формат используемых разъемов и назначение выводов, обозначения сигналов, протокол обмена данными.
Общее описание
Интерфейс RS-232, совсем официально называемый "EIA/TIA-232-E", но более известный как интерфейс "COM-порта", ранее был одним из самых распространенных интерфейсов в компьютерной технике. Он до сих пор встречается в настольных компьютерах, несмотря на появление более скоростных и "интеллектуальных" интерфейсов, таких как USB и FireWare. К его достоинствам с точки зрения радиолюбителей можно отнести невысокую минимальную скорость и простоту реализации протокола в самодельном устройстве.
Физический интерфейс реализуется одним из двух типов разъемов: DB-9M или DB-25M, последний в выпускаемых в настоящее время компьютерах практически не встречается.
Назначение выводов 9-контактного разъема
|
9-контактная вилка типа DB-9M Нумерация контактов со стороны штырьков Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера) |
|
Назначение выводов 25-контактного разъема
|
|
Из таблиц видно, что 25-контактный интерфейс отличается наличием полноценного второго канала приема-передачи (сигналы, обозначенные "#2"), а также многочисленных дополнительных управляющих и контрольных сигналов. Однако, часто, несмотря на наличие в компьютере "широкого" разъема, дополнительные сигналы на нем просто не подключены.
Электрические характеристики
Логические уровни передатчика: "0" - от +5 до +15 Вольт, "1" - от -5 до -15 Вольт.
Логические уровни приемника: "0" - выше +3 Вольт, "1" - ниже -3 Вольт.
входное сопротивление приемника не менее 3 кОм.Данные характеристики определены стандартом как минимальные, гарантирующие совместимость устройств, однако реальные характеристики обычно существенно лучше, что позволяет, с одной стороны, питать маломощные устройства от порта (например, так спроектированы многочисленные самодельные data-кабели для сотовых телефонов), а с другой - подавать на вход порта инвертированный TTL-уровень вместо двуполярного сигнала.
Описание основных сигналов интерфейса
CD - Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.
RXD - Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
TXD - Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
DTR - Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.
DSR - Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.
RTS - Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.
CTS - Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).
RI - Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.
Протокол обмена данными
В протоколе RS-232 существуют два метода управления обменом данных: аппаратный и программный, а также два режима передачи: синхронный и асинхронный. Протокол позволяет использовать любой из методов управления совместно с любым режимом передачи. Также допускается работа без управления потоком, что подразумевает постоянную готовность хоста и устройства к приему данных, когда связь установлена (сигналы DTR и DSR установлены).
Аппаратный метод управления реализуется с помощью сигналов RTS и CTS. Для передачи данных хост (компьютер) устанавливает сигнал RTS и ждет установки устройством сигнала CTS, после чего начинает передачу данных до тех пор, пока сигнал CTS установлен. Сигнал CTS проверяется хостом непосредственно перед началом передачи очередного байта, поэтому байт, который уже начал передаваться, будет передан полностью независимо от значения CTS. В полудуплексном режиме обмена данными (устройство и хост передают данные по очереди, в полнодуплексном режиме они могут делать это одновременно) снятие сигнала RTS хостом означает его переход в режим приема.
Программный метод управления заключается в передаче принимающей стороной специальных символов остановки (символ с кодом 0x13, называемый XOFF) и возобновления (символ с кодом 0x11, называемый XON) передачи. При получении данных символов передающая сторона должна соответственно остановить передачу или возобновить ее (при наличии данных, ожидающих передачи). Этот метод проще с точки зрения реализации аппаратуры, однако обеспечивает более медленную реакцию и соответственно требует заблаговременного извещения передатчика при уменьшении свободного места в приемном буфере до определенного предела.
Синхронный режим передачи подразумевает непрерывный обмен данными, когда биты следуют один за другим без дополнительных пауз с заданной скоростью. Этот режим COM-портом не поддерживается .
Асинхронный режим передачи состоит в том, что каждый байт данных (и бит контроля четности, в случае его наличия) "оборачивается" синхронизирующей последовательностью из одного нулевого старт-бита и одного или нескольких единичных стоп-битов. Схема потока данных в асинхронном режиме представлена на рисунке.
Один из возможных алгоритмов работы приемника следующий:
- Ожидать уровня "0" сигнала приема (RXD в случае хоста, TXD в случае устройства).
- Отсчитать половину длительности бита и проверить, что уровень сигнала все еще "0"
- Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала записать в младший бит данных (бит 0)
- Повторить предыдущий пункт для всех остальных битов данных
- Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала использовать для проверки правильности приема с помощью контроля четности (см. далее)
- Отсчитать полную длительность бита и убедиться, что текущий уровень сигнала "1".
Приветствую Вас, друзья. Продолжаем изучать системный блок. Сегодня расскажу о компьютерных портах. Что это такое? С бурным развитием интернет-технологий понятие «порт», «сокет» у многих на слуху. Это другая ветвь, и мы сегодня не будем говорить о ней. Тема этой статьи содержит информацию о сугубо «железных», » реальных» разъемах (или портах), которые предназначены для подключения различных устройств к системному блоку.
«Железо» тоже совершенствуется и с каждой генерацией мы обнаруживаем новые виды разъемов (или порты) на купленных системных блоках. К ним подключаются различные, так называемые периферийные устройства. Системный блок + монитор = компьютер. Все что подключается к ним (принтеры, сканеры, программаторы, видеокарты, мониторы и так далее) — это периферия.
На компьютере портов много. Они находятся на материнской плате системного блока и представляют собой разъемы (большая часть из них на задней части) . Часть разъемов выводится и на переднюю панель и они так же подключены к материнской плате.
На нее так же можно дополнительно установить и дополнительные устройства через специальные слоты расширения. К таким устройствам относятся дискретные видеокарты, сетевые карты, адаптеры Wi-Fi, USB-хабы, карт-ридеры, электронные замки, видеокарты и много чего еще.
Наличие слотов расширения позволяет самостоятельно собирать компьютер наподобие конструктора, на основе ваших предпочтений, не тратя лишних денек. Потому что разработчики давно стандартизировали выпускаемое оборудование. При необходимости можно провести его обновление. Это главная причина того, что IBM-PC совместимые компьютеры (так называется такая платформа) когда-то вытеснили с рынка Apple Macintosh.
У них системные блоки изначально были неразборные, а оборудование не заменяемое. Провести апгрейд такого устройства нельзя, да и ремонтопригодность такого устройства снижается.
Краткий список портов компьютера
Нужно уметь отличать разъемы один от другого визуально. Не всегда производитель указывает их наименования. Так как разъемы сгруппированы на задней панели системника, то с нее и начнем. Все порты имеют англоязычное наименование, тут уж ничего не поделаешь. Кратко их можно разделить:
- Последовательный порты;
- Параллельный порт;
- Порты для компьютера и мыши;
- Порты USB;
- Порты SCSI;
- Видеопорты;
- Разъемы сетевых кабелей;
- Разъемы аудио;
- Карт-ридеры;
Некоторые из этих разновидностей уже канули в лету и их на современных материнских платах уже не найти. Другие разновидности наоборот расширяют свой функционал и есть материнские платы для гурманов — любителей аудио или видео хорошего качества.
Такие платы могут поддерживать и аудио или видеоформаты сторонних производителей (Sony, Philips) и тогда можно встретить на таком компьютере соответствующий разъем. Особым разнообразием сегодня могут похвастаться аудио и видео порты.
Порты компьютера для подключения периферийных устройств
Последовательный порт — сегодня уже морально устаревшая вещь. Но для специалистов, которые занимаются ремонтом электронных устройств они представляют ценность. Изначально такой порт использовался для подключения модема. Скорость передачи данных типичная — от 110 до 115200 бит в секунду. Их обычно было по два с разъемами DB 9 типа «папа»:
Скорости вполне хватает для программатора, чтобы прошить микроконтроллер или мобильный телефон. Или для обмена данными с источником бесперебойного питания. Называются эти порты COM1 и COM2.
Параллельный порт — знаком многим, потому что в основном предназначался для подключения принтера. Так же почти исчезнувший вид. Использовался так же для подключения аппаратных ключей защиты.
Для подключения используется разъем DB25 типа «мама». Скорость передачи данных небольшая — но вполне хватает для программатора или старого лазерного принтера. У большинства старых компьютеров всегда было по два последовательных порта и один параллельный.
Порты для клавиатуры и мыши знакомы всем пользователям. В современных компьютерах они имеют фиолетовый и зеленый цвета. Такого же цвета штекеры у мыши и клавы. Перепутать сложно. Разъемы шестиконтактные (mini -Din) типа «мама». Их придумали в Германии и это стало стандартом. Другое название IBM/PC2
так как впервые они были использованы на уже упомянутой платформе IBM PC. Если перепутали при подлкючении разъемы — устройства работать не будут. Несомненный плюс — экономят USB порты. Минус — обязательно требуется перезагрузка компьютера если подключили неправильно. Кстати, тоже исчезающий вид. На многих современных компах этот порт оставлен всего один — и покрашен он одновременно в фиолетово-зеленый цвет. Подключать к нему можно только одно устройство или мышь — или клаву.
Порты USB. Универсальная последовательная шина, (Universal Serial Bus ). C 1998 года вытесняет другие порты; даже на автомагнитолах и видеокамерах Вы сегодня найдете этот разъем. У первых поколений скорость передачи данных была около 12 мб /сек. — умопомрачительная по тем временам. Сегодня мы используем USB 3, скорость которого 5 Гбит/с
Эти порты внешне не изменились. На компьютере стоят разъемы типа «А». Разъем на любом подключаемом устройстве принято называть «B». Имеет четыре контакта два для тока, два для передачи данных. Соответственно, на портах USB 3.0 контактов в два раза больше.
Порты SCSI (Small Computer Systems Interface). Довольно специфическая и редкая вещь у нас; мне думается что и за рубежом ее уже не встретишь у рядового пользователя. Полагаю, что устройства с такими интерфейсами делались под заказ — для корпоративного использования. Это — сетевой интерфейс для обмена данными, со скоростью до 160 мбит/с.
Мне попался один раз ноутбук, привезенный из америки 1999 г. выпуска, фирмы Dell. У него имелся один из таких многоконтактных портов. Расположен он был таким образом, что использовать его можно было, только установив ноутбук на стол. Сам разъем закрыт шторками на пружинках. Следовательно, где -то в Америке были и столы, в которые этот разъем встроен… Приносишь,ставишь на стол, и он подключен к корпоративной сети.
Разновидностями интерфейса являются уже знакомый нам DB-25, а так же 50-High-Density, 68-контактный -High-Density, 80-контактный SCA, Centronics. Можно было подключать и жесткие диски к этому интерфейсу. Отвечает за подключение специальная плата — хост-адаптер.
Видеопорты . Их так же не спутаешь с другими. Стандартный видеопорт — 15 контактный VGA разъем типа D синего цвета, «мама». Служит для подключения монитора. Это старый стандарт, принятый в 1987 году. Не на всех материнских платах он бывает. Если его нет у вас «на борту», то его можно найти в нижней части системного блока. В слот расширения установлена видеокарта:
Если вы решили установить видеокарту в дополнение к уже имеющейся («на борту»), то последняя работать уже не будет. Это нормально. Монитор будет работать только при подключении к установленной.
На современных видеокартах VGA порт уже стало трудно встретить; их заменяют другой разновидностью — DVI. На материнской плате переходного типа это выглядит как то так:
Очень часто встречаются случаи, когда выходит из строя VGA- видеокарта. После покупки новой, обнаруживается, что на ней только DVI — порты.В этом случае нужно приобрести переходник и установить его на разъем DVI:
Обращайте внимание, на тип переходника. Дело в том, что и DVI разъемы отличаются — на новых дорогих видеокартах стоят DVI-D или DVI-I порты. Переходники не взаимозаменяемые, уточняйте этот момент у продавца.
В этом случае не нужно будет покупать новый монитор. Новые мониторы пока тоже идут с двумя типами разъемов — VGA и DVI.
Порт HDMI. Куда теперь без него в 21 веке? Мультимедиа-интерфейс предназначен для передачи видео и аудио высокой четкости с защитой от копирования. Одновременно заменяет как и вышеперечисленные видео так и некоторые аудио порты(SCART, VGA, YPbPr, RCA, S-Video.). Наверное этот интерфейс со временем заменит все остальное. Его можно встретить на любой цифровой технике — от фотоаппарата до компьютера (или ноутбука).
Размер сравним с USB портом, а скорость передачи данных огромна по сравнению с выше перечисленными — до 48 Гбит в секунду. Передача данных осуществляется по кабелю с хорошей защитой от помех. Кабель можно подключить к ноутбуку и к телевизору и смотреть видео. Длинна кабеля не должна превышать 10 метров, в противном случае нужен усилитель/повторитель сигнала.
Про аудио-разъемы подробно говорить не буду. Все примерно так же выглядит, как на домашнем DVD проигрывателе, если речь идет о чем- то особенном. В качестве такого примера можно привести разъем SPDiF, который можно было устанавливать на слот расширения:
Аудиостандарт от фирмы SONY и PHILIPS, эта карта подключается к материнской плате с помощью коннектора на соосветствующий разъем. Стандартные гнезда для подключения микрофона, колонок, наушников выглядят так:
Если хотите HD аудио, то возможно вам придется подключить соответствующий адаптер вот сюда. Читайте документацию по своей материнке:
Сетевые порты. Без них в наше время никак не обойтись. Мы получаем интернет именно через сетевой интерфейс по кабелю, или по радио. На материнских платах стоит стандартный встроенный разъем RJ 45 для подключения интернет- кабеля:
На старых компьютерах стандарт скорости был 100 мбит /с, современные сетевые карты выдают 1000 мбит/сек. Если Вам не достаточно одной сетевой карты, можно купить дополнительную и вставить ее в слот расширения:
Такая карта подходит для PCI слота. Есть варианты и поменьше, для PCI-express:
Уточняйте скорость передачи данных той или иной карты при покупке. Для любителей беспроводных сетей так же представлен широки выбор Wi-Fi адаптеров:
Их так же можно подключить в слоты расширения PCI ,либо PCI — ехpress. Однако, если Вы не хотите ковыряться в системном блоке, можно купить и USB — вариант такой карты:
Вы вставляете ее в порт и вводите пароль от WIFI. И у вас подключено еще одно периферийное устройство. У многих моделей домашних принтеров так же есть адаптер WIi-Fi, и при такой настройке можно печатать без проводов. Благо, сегодня богатый выбор и сетевых карт и принтеров.
Как отключить USB порты при выключении компьютера?
Напоследок расскажу как решить одну проблему. У меня есть гарнитура с микрофоном для записи видео и общения по скайпу. Китайцы залюбили пихать куда надо и не надо светодиоды для красоты. Когда компьютер выключается, подсветка все равно продолжает гореть, так как питание ее идет по USB порту.
Клавиатура так же светится, что ночью не совсем удобно, хотя и не плохо (если печатаешь в темноте). Для того, чтобы отключить питание портов насовсем — попробуйте набрать сочетание клавиш Win+R и в строке «Выполнить» вставить команду powercfg /h off.
После чего нужно выключить компьютер. Симптомы скорее всего исчезнут. Эта команда отключает режим сна, и компьютер вырубается полностью. Можно посмотреть в панели управления настройки по питанию в «Плане электропитания» Но, есть такие модели плат, где эта настройка выключается через BIOS. А на самых передовых эта функция не отключается или спрятана очень глубоко. Предполагается, что так удобно ночью заряжать гаджеты.
В трудных случаях может помочь документация по материнской плате. Находите нужную перемычку (джампер) и вручную отключаете питание. Но это слишком сложно. А самый простой способ — это купить USB — хаб с выключателями и к нему уже подсоединить нужную периферию. И не мучиться. Пока, до новых встреч!
В последнее время последовательный способ передачи данных вытесняет параллельный.
За примерами далеко ходить не надо: появление шин USB и SATA говорит само за себя.
И действительно, параллельную шину трудно масштабировать (удлинить шлейф, увеличить частоту тактирования шины), неудивительно, что технологии поворачиваются к параллельным шинам задней частью.
Последовательные интерфейсы
На сегодня существует великое множество различных интерфейсов последовательной передачи данных.
Кроме уже упомянутых USB и SATA еще можно вспомнить как минимум два широко известных стандарта RS-232 и MIDI (он же и GamePort).
Объединяет их все то же - последовательная передача каждого бита информации, или Serial Interface.
Преимуществ у подобных интерфейсов великое множество, и самое главное из них - малое количество соединительных проводов, а следовательно, меньшая цена.
Передача данных
Последовательную передачу данных можно реализовать двумя способами: асинхронным и синхронным.
Синхронная передача данных предполагает синхронизацию работы приемника и передатчика посредством включения тактовой информации в передаваемый сигнал или путем использования специальной синхро-линии.
Приемник и передатчик должны быть соединены специальным синхронизационным кабелем, который обеспечивает работу устройств на одной частоте.
Асинхронная передача подразумевает использование специальных битов, маркирующих начало и конец данных – стартового (логический ноль) и стопового (логическая единица) бита.
Также возможно использование специального бита четности, который определяет четное или нечетное количество передаваемых единичных битов (в зависимости от принятого соглашения).
На принимающей стороне проводится анализ этого бита, и если бит четности не соответствует количеству единичных битов, то пакет данных пересылается снова.
Стоит отметить, что такая проверка позволяет обнаружить ошибку только в том случае, если был передан неправильно только один бит, в случае, если неправильно передались несколько битов, эта проверка уже становится некорректной.
Посылка следующего пакета данных может происходить в любой момент после посылки стопового бита, и, естественно, должна начинаться со стартового бита.
Ничего не понятно?
Ну, если бы все компьютерные технологии были просты, то любая домохозяйка давно бы уже лепила параллельно с пельменями новые протоколы …
Попробуем взглянуть на процесс по-другому.
Данные передаются пакетами, примерно как IP пакеты, вместе с данными идут и информационные биты, количество этих битов может варьироваться от 2 до 3 с половиной.
С половиной?!
Да, ты не ослышался, именно с половиной!
Стоповый бит, а вернее передаваемый сигнал соответствующий стоповому биту, может иметь длительность большую, чем сигнал соответствующий биту-единице, но меньшую чем для двух битов.
Так вот, пакет всегда начинается со стартового бита, который всегда имеет значение ноль, после чего идут биты данных, потом бит четности, а потом и стоповый бит, всегда равный единице.
Потом через некоторый произвольный промежуток времени поход битов на Москву продолжается.
Такой способ передачи подразумевает, что приемник и передатчик должны работать с одной скоростью (ну, или почти с одной), иначе пришедшие биты данных приемник будет либо не успевать обрабатывать, либо принимать старый бит за новый.
Для того чтобы этого избежать, каждый бит стробируется, то есть посылается синхронно со специальным сигналом - «стробом», формируемым внутри прибора.
Существует ряд определенных скоростей работы асинхронных устройств - 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19 200, 38 400, 57 600 и 115 200 бит в секунду.
Ты наверняка слышал, что в качестве единицы измерения скорости передачи данных используется «бод» - частота изменения состояния линии, и эта величина будет совпадать со скоростью передачи данных только в случае если сигнал может иметь одно из двух значений.
Если же в одном изменении сигнала закодировано несколько бит (а это встречается у многих модемов), скорость передачи и частота изменения линии будут совершенно различными величинами.
Теперь пару слов о загадочном термине «пакет данных».
Под пакетом в данном случае понимается набор битов, передаваемых между стартовым и стоповым битами.
Их число может изменяться от пяти до восьми.
Можно задаться вопросом, почему именно пять-восемь бит?
Почему бы не передать сразу, скажем, килобайт данных внутри пакета?
Ответ очевиден: передавая маленькие пакеты данных, мы пусть и проигрываем, отправляя с ними три служебных бита (от 50 до 30 процентов данных), зато если при передаче пакет будет испорчен, мы легко узнаем это (помнишь про бит четности?) и быстро передадим его снова.
А вот в килобайте данных ошибку обнаружить будет уже трудно, и передавать его будет гораздо сложнее.
В качестве примера асинхронного последовательного устройства передачи данных можно привести COM-порт компьютера, любимый модем с дизайном от Труссарди и мышь, подключаемую к этому же порту, которую недалекие секретарши почему-то все время стараются засунуть в PS/2.
Работают все эти устройства по интерфейсу RS-232, вернее по асинхронной его части, поскольку в стандарте описана и синхронная передача данных.
