Seriële poort - wat is het, waar is het voor en wat is het type

De seriële poort is momenteel een van de belangrijkste vormen van communicatie tussen externe apparaten en computers. Een interface die we kunnen vinden in absoluut alle randapparatuur die we op onze desktop hebben, maar ook in onze apparatuur.

Inhoudsindex

We zullen proberen de werking van de seriële poort uit te leggen, evenals de belangrijkste interfaces die we momenteel vinden. En als u niet weet wat de verschillen zijn met de parallelle poort, zullen we ook tijd besteden aan het differentiëren ervan.

Wat is een seriële poort

Als je kijkt naar de kabels die je op dit moment op het bureau hebt en de toetsenbordmuis of USB-stick op je computer aansluit, zul je seriële communicatie-interfaces zien.

De seriële poort is een digitale datacommunicatie- interface waarin informatie beetje bij beetje door geleiders wordt verzonden. Op deze manier zou een seriële poort alle informatie in het ene bit na het andere moeten verzenden, terwijl een parallelle poort meerdere bits tegelijkertijd zou verzenden. De seriële data-interface of seriële poort werkt onder de RS-232-standaard.

Dus denk je dat een seriële poort langzamer is dan een parallelle poort? Tegenwoordig hebben we veel snellere seriële poorten. Hoewel deze natuurlijk niet noodzakelijkerwijs voldoen aan de becommentarieerde standaard, zijn het verbeterde versies die de native seriële poort volledig achterhaald maken. Het is het gemakkelijkst te implementeren, met betere compatibiliteit en oneindig veel breder.

Seriële poort en hardwarebediening

Deze poort werkt asynchroon, dankzij een protocol dat de verzending initieert met een " start " -signaal dat de ontvanger voorbereidt op het ontvangen van het woord (bits). Na het verzenden van dit woord, dat voor elk teken een ASCII-code zal zijn, wordt een " stop " -signaal verzonden, zodat de ontvanger na het coderen van het woord rust en wacht om een ​​ander te ontvangen.

We hebben drie soorten seriële communicatie:

• Simplex: Verzending is unidirectioneel, dat wil zeggen dat er bijvoorbeeld een enkele afzender en een enkele ontvanger is in broadcast-communicatie. Duplex: elk uiteinde kan tegelijkertijd een zender en ontvanger zijn, dus verschillende kabels worden gebruikt om te verzenden en te ontvangen, of golven met verschillende frequenties worden gebruikt om vermenging te voorkomen. Semi-duplex: Het is vergelijkbaar met duplex-verzending, maar wanneer de ene zendt, luistert de andere bijvoorbeeld naar twee walkietalkies.

Op deze manier moeten we begrijpen dat bij communicatie met een seriële poort beide apparaten een ingang en een uitgang moeten hebben, dus de apparaten zijn onderverdeeld in de categorieën DTE (Data Terminal Equipment) en DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Dus een computer zou voor een DTE zijn, terwijl de DCE de modem of programmeerbare kaart zou zijn. Om twee DTE's of twee DCE's aan te sluiten, moet een nulbrug worden gebruikt om beide signalen over te steken.

Om de communicatie-interface te beheren hebben we een UART- of USART-chip (universele asynchrone zender en ontvanger). Zijn functie is om de signalen en spanningen van de CPU om te zetten naar de communicatiestandaard. De UART 8250- chip wordt gebruikt voor 8- en 16-bits processors, terwijl de UART 16550 voor de rest wordt gebruikt vanaf IBM-computers.

RS-232 en Pinout seriële poort

RS-232

In de geschiedenis van de computer is de meest gebruikte poort de poort die seriële gegevens verzendt. De interface werd gestandaardiseerd in 1962 dankzij de EIA / TIA RS-232C-standaard, voor vrienden, RS-232 of "Aanbevolen standaard 232". Op zijn beurt werd de aanbeveling V.24 gemaakt, die de circuits en signalen van de interface definieert, en de aanbeveling V.28, die de elektrische aspecten definieert.

De meest voorkomende connector was de DB-25, later vereenvoudigd tot DB-9, direct RS-232 genoemd. Het is belangrijk om deze connector niet te verwarren met de parallelle poort met dezelfde naam, hoewel deze D-Sub wordt genoemd. Het was (en is) gericht op het gebruik ervan in verbindingen tussen computers en externe apparaten met duplexverbindingen. Bijvoorbeeld een modem, schakelaars en andere communicatieapparatuur voor industriële automatisering zoals programmeerbare borden, robots en andere algemene consumentenproducten zoals digitale wasmachines.

Vervolgens zullen we de pinconfiguratie van de RS-232-poort zien in zijn versie DB-9 en DB-25. In beide gevallen hebben we hetzelfde aantal handige pinnen.

Huidig ​​gebruik van de seriële poort

Onze huidige desktopcomputers hebben niet langer de RS-232-poort geïmplementeerd, aangezien USB de meest actuele interface is en praktisch compatibel is met alle soorten elektronische printplaten. Maar we kunnen deze PCI seriële poort nog steeds vinden via een uitbreidingskaart als we ons inzetten voor programmeren. Er zijn ook veel RS-232-naar-USB-adapters.

Dit zijn tegenwoordig de fundamentele toepassingen van de DB-9- of RS-232-poort

• Modems, switches, routers, satelliettelefoons of load balancers: we vinden nog steeds intern of extern dit type poorten of headers om de microcode van oudere netwerkapparatuur te wijzigen en niet door de gebruiker te beheren. Infrarood barcodelezers: en andere relatief oude supermarktapparatuur. Programmeerbare borden, elektrische meetapparatuur en software scrubbers. Printers: oudere printers die geen USB-interface of parallelle connector gebruiken, over het algemeen computers die geen USB hebben om hun firmware bij te werken.

Bovenal hebben we het over industriële en netwerkapparaten, waar gebruik wordt verwacht door gebruikers met technische kennis.

Seriële poortsnelheid (RS-232)

Voordat we naar de huidige versies van de seriële poort kijken, is het de moeite waard om iets te weten over de snelheden die dit heeft bereikt na hardware- en randupdates:

Deze snelheden worden gemeten in bits per seconde of baud, een veel voorkomende maatstaf in modems, en zijn vrij laag in vergelijking met de seriële poorten die we momenteel als USB hebben. Wordt ook direct beheerd door software in termen van bandbreedte en verbinding met de randapparatuur.

De evolutie van de seriële poort naar de huidige tijd en de belangrijkste interfaces

We laten de RS-232-poort achter om meer te weten te komen over de meest gebruikte seriële poorten van vandaag. Ze werken allemaal onder hun eigen standaard en niet onder RS-232-voorwaarden, en worden automatisch en autonoom beheerd door hun eigen controller.

PS / 2

Deze poort werd voor het eerst geïmplementeerd op IBM-pc's in 1987 en zelfs nu vinden we hem op de huidige boards. De functie is om muizen of toetsenborden in een onafhankelijke interface op de USB aan te sluiten. Het heeft in totaal 6 pinnen die rond zijn en in het besturingssysteem kunnen we het vinden als een COM-poort.

Het is een bidirectionele interface en op de oude kaarten met RS-232-poort deelde het de onderbreking met deze poort. Bovendien is hot swapping niet mogelijk, dus de computer moet opnieuw worden opgestart om het geïnstalleerde randapparaat opnieuw te detecteren.

USB (Universal Serial Bus)

Wie kent vandaag de USB-poort niet? We zouden een heel artikel aan deze interface kunnen wijden en we zouden het niet afmaken. Het is tegenwoordig de meest gebruikte seriële poort om allerlei soorten randapparatuur op een computer aan te sluiten.

De interface is voldoende met 4 geleiders, waarvan er één spanning levert op 5V, twee ervan zijn verantwoordelijk voor het uploaden en downloaden van gegevens en de laatste is de aardverbinding. Terwijl andere versies zoals micro USB een 5e pin hebben om het te onderscheiden van Micro-A en Micro-B. Ook latere versies vanaf USB 3.0 verhogen hun pinout om meer bandbreedte mogelijk te maken.

Dit zijn de versies en snelheden die we momenteel hebben, waarbij versie 1.0 en 1.1 achterblijven:

• USB 2.0: theoretische snelheid van 480 Mbps (60 MB / s) met een voedingsvermogen van 5V. USB 3.0: verhoogt de snelheid tot 5 Gbps (600 MB / s) en wordt ook wel USB 3.1 Gen1 of USB 3.2 Gen1 genoemd. USB 3.1: Hoewel het momenteel USB 3.1 Gen2 of USB 3.2 Gen2 wordt genoemd, is het zo in 2019 tot stand gekomen. Het verhoogt de snelheid tot 10 Gbps (1, 2 GB / s) USB 3.2: Het verhoogt de snelheid tot 20 Gbps (2, 4 GB / s) en we zullen het vinden met de benaming USB 3.2 Gen2x2. Deze poort is eind 2019 geïmplementeerd op nieuwe Intel- en AMD-kaarten.

En sinds 2014 hebben we de USB Type-C-poort beschikbaar, die 24 contacten heeft die in twee rijen zijn gerangschikt om volledig omkeerbaar te zijn. Dit type connector wordt veel gebruikt voor draagbare apparaten zoals smartphones of randapparatuur. Momenteel kunnen we USB-C type 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 en 3.2 Gen2x2 vinden. Bovendien is het in staat DisplayPort 1.4- en Thunderbolt 3-verbinding te implementeren met een belasting van maximaal 100W.

Firewire

Ook bekend als de IEEE 1394- standaard, is het de Amerikaanse versie van USB voordat de interface zelf ook op dit gebied wordt uitgebreid, waardoor deze seriële interface ver achterblijft op het gebied van prestaties.

Het is een connector die lijkt op USB, maar met een puntige hoek en met 4, 6, 9 en maximaal 12 pinnen, afhankelijk van de versie . Momenteel is het volledig vervangen door USB 2.0 en hoger.

Er zijn 4 versies van Firewire volgens hun bandbreedte, namelijk

• Firewire 400: werkt met 50 MB / s Firewire 800: bereikt 100 MB / s Firewire s1600: snelheid van 200 MB / s Firewire s3200: nieuwste versie werkt met 400 MB / s

Videopoorten

De videopoorten werken ook onder een seriële bus, dit zijn de D-Sub, ook bekend als VGA, de DVI in zijn verschillende versies en de HDMI- en DisplayPort- poorten als de meest actuele interfaces en worden samen met Thunderbolt gebruikt onder USB Type- C.

De snelste zijn de HDMI-poort en de DisplayPort. In het eerste geval zitten we in versie 2.0b met een bandbreedte van 14, 4 Gbps, en binnenkort gaan we naar versie 2.1 die toeneemt tot 42, 6 Gbps met ondersteunende resoluties tot 8K bij 120 Hz. En in het geval van DisplayPort we hebben versie 1.4 op 49, 65 Gbps die 8K-resoluties ondersteunt bij 60 Hz.

SATA- en PCIe-interface

En tot slot de belangrijkste interfaces van onze computer: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) voor harde schijven, en PCIe of PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) voor interne componentcommunicatie.

SATA is de interface die PATA heeft vervangen voor verbindingen van opslagapparaten in computers voor algemeen gebruik. De maximale bandbreedte in de SATA III-versie is 6 Gbps, wat ongeveer 600 MB / s is. Het gebruikt een veel kleinere connector dan de IDE en met een enkele apparaatverbinding per interface, waardoor ook hot-plugging mogelijk is. Het werkt met het AHCI-protocol (Advanced Host Controller Interface) en is ook beschikbaar op M.2-interfaces voor solid-state drives.

PCI-Express is de typische interne seriële bus van de kaart, waarmee we snelle componenten rechtstreeks kunnen aansluiten op slots die op het moederbord zijn geïnstalleerd. We noemen deze uitbreidingskaarten. Momenteel vinden we boards met PCI-Express in versie 4.0, waarin elk van de datalanen een bandbreedte van 2000 MB / s (16 Gbps) heeft voor gelijktijdig uploaden en downloaden, een echte barbariteit vergeleken met de poorten extern. Ze verbinden NVMe SSD's, grafische kaarten, netwerkkaarten, etc. Bovendien communiceert de noordbrug of chipset met de CPU via een bus van dit type.

Verschillen tussen seriële poort en parallelle poort

We moeten het belangrijkste of het belangrijkste verschil tussen de seriële poort en de parallelle poort nog zien. Dit ligt in de werking, omdat een parallelle poort de stukjes informatie tegelijkertijd en in de vorm van pakketten verzendt. Elk van deze bits, die bijvoorbeeld een ASCII-code kan zijn, wordt door een andere geleider verzonden, waarbij dan evenveel geleiders als bits tegelijk worden verzonden. Daarnaast zullen er ook andere extra geleiders zijn voor synchronisatie, aarding en andere signalen.

Parallelle poorten zijn bijvoorbeeld het Centronics-type voor printers, de PATA-bus (IDE) voor harde schijven en de SCSI-bus ook voor harde schijven. Daarin is een warme verbinding niet toegestaan, en ook niet de kracht van de aangesloten randapparatuur. Ze ondersteunen veel minder randapparatuur die op dezelfde bus is aangesloten en zijn momenteel grotendeels verouderd.

Conclusies en interessante links

De seriële poort in de RS-232-standaard en latere versies is alleen overgelaten voor puur industrieel en sporadisch gebruik met computerapparatuur voor consumenten. Een poort die ongetwijfeld een voor en na markeerde in de aansluitingen van apparatuur en randapparatuur, vooral in netwerken om de firmware van modems bij te werken.

Momenteel gebruiken we allemaal USB in zijn verschillende versies omdat het een veel kleinere poort is en een veel hogere snelheid. Bovendien ondersteunt het hot-verbindingen (Plug And Play) en zelfs voeding tot 100W in de Thunderbolt 3-interface onder USB Type-C die tot 40 Gbps kan bereiken.

Als u meer wilt weten over poorten of netwerken, laten we u deze artikelen achter:

Kende u de RS-232-poort, heeft u deze ooit gebruikt? Als u meer serieberichten kent of vragen heeft, kunt u deze achterlaten in de opmerkingen.