Đặc điểm kỹ thuật cổng nối tiếp

Đặc điểm kỹ thuật cổng nối tiếp

Cùng với cổng COM, cổng nối tiếp, là một trong những giao diện I / O máy tính truyền thống vẫn có thể tìm thấy trên các hệ thống POS, một số thiết bị y tế, dụng cụ phòng thí nghiệm và phần cứng khác. Mặc dù trong các máy tính hiện đại, cổng COM bị hạn chế sử dụng, nhưng thông tin về nó có thể hữu ích đối với nhiều người dùng.

Cổng nối tiếp là gì?

Cổng COM là một giao diện nối tiếp hai chiều cho phép gửi và nhận dữ liệu. Cổng nối tiếp xuất hiện rất lâu trước khi các máy tính cá nhân của IBM được giới thiệu. Đầu tiên, cổng COM được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi . Tuy nhiên, phạm vi ứng dụng của nó hơi khác so với cổng song song . Nếu cổng song song chủ yếu được sử dụng để kết nối máy in thì cổng COM (nhân tiện, COM là viết tắt của giao tiếp) thường hoạt động với các thiết bị viễn thông như modem. Tuy nhiên, chuột cũng như các thiết bị ngoại vi khác cũng có thể tương tác với máy tính thông qua giao diện nối tiếp.

Ngày nay, cổng nối tiếp không còn phổ biến như trước đây. Cổng COM đã được thay thế bằng USB – một phương pháp hiện đại hơn không yêu cầu kiến ​​thức đặc biệt . Tuy nhiên, các tiêu chuẩn về khả năng tương thích giữa thiết bị nối tiếp và phần mềm điều khiển nó đã được hình thành từ khá lâu xung quanh khái niệm cổng COM mà ngày nay đã không còn mới.

Điều này là do ban đầu hầu hết mọi thiết bị, bao gồm cả thiết bị GPS, đều là thiết bị bên ngoài và kết nối của nó với máy tính được thiết lập thông qua cáp nối tiếp gắn với một trong các cổng phần cứng của PC. Để thiết lập giao tiếp nối tiếp, người dùng cần chỉ định số cổng chính xác và tốc độ truyền dữ liệu.

Bây giờ hầu hết các máy tính đều được trang bị cổng USB thay vì giao diện COM. Hơn nữa, máy GPS ngày càng được lắp đặt bên trong các thiết bị, đồng nghĩa với việc kết nối cáp không còn hiệu quả nữa.

Cổng COM ảo là gì?

Cổng nối tiếp ảo là một gói phần mềm đặc biệt mô phỏng cổng COM vật lý , cho phép bạn thêm các cổng nối tiếp vào PC của mình mà không cần sử dụng phần cứng ..v.v. Cổng COM ảo là một giải pháp nếu hệ thống của bạn thiếu cổng nối tiếp.

Giờ đây, nhờ một số phần mềm chuyên dụng (ví dụ: Trình điều khiển cổng nối tiếp ảo , Nối tiếp ảo qua Ethernet , v.v.), một thiết bị nối tiếp từ xa có thể được mô phỏng trên PC theo cách có thể giao tiếp với nó như thể nó được kết nối trực tiếp vào máy của bạn.

Trong trường hợp này, các thiết bị ngoại vi nối tiếp từ xa được truy cập qua cổng COM ảo được tạo trong hệ thống bằng một ứng dụng chuyên dụng. Và tất cả các ứng dụng nối tiếp giao tiếp với thiết bị ngoại vi từ xa qua cổng ảo đều có giao diện như một phần cứng. Điều này giúp đảm bảo khả năng tương thích giữa phần mềm nối tiếp và thiết bị hiện mới hiện nay.

Đối với cách quản lý các cổng COM, sẽ không có sự thay đổi đáng kể. Người dùng vẫn phải thực hiện cấu hình cổng như cách họ làm với cổng nối tiếp vật lý. Tuy nhiên, cổng COM hiện tại không còn là một giao diện cồng kềnh nằm ở mặt sau của thiết bị mà là một giải pháp hoàn toàn bằng phần mềm.

Cổng nối tiếp so với cổng song song

Cổng nối tiếp và song song là hai loại khác nhau. Ngược lại với cổng song song (LPT), cổng nối tiếp truyền dữ liệu qua một dòng chứ không phải nhiều dòng cùng một lúc. 

Một cổng nối tiếp có hai đường truyền dữ liệu . Chúng là các đường truyền dữ liệu từ thiết bị đầu cuối (PC) đến thiết bị truyền thông và ngược lại. Để hoạt động bình thường, các cổng nối tiếp dựa vào một chip điều khiển đặc biệt, Bộ thu / phát không đồng bộ đa năng ( UART ) hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu tương đối cao, đạt tới 115.000 baud (bit / s). (Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tốc độ truyền dữ liệu thực tế phụ thuộc vào đặc tính của cả hai thiết bị truyền thông). Ngoài ra, bộ điều khiển UART chuyển đổi mã song song thành nối tiếp và ngược lại.

Cổng nối tiếp sử dụng tín hiệu điện có điện áp tương đối cao: lên đến +15 V và -15 V. Mức 0 của cổng nối tiếp là +12 V và mức logic là -12 V. Mức sụt áp lớn như vậy đảm bảo khả năng chống ồn. Mặt khác, điện áp cao được sử dụng bởi các cổng nối tiếp đòi hỏi các giải pháp mạch phức tạp.

Ứng dụng cổng nối tiếp

Như chúng ta đã biết, phạm vi sử dụng của cổng COM đã bị giảm do sự ra đời của giao diện USB và nhỏ gọn hơn, đồng thời, cũng là giao tiếp nối tiếp. Các modem bên ngoài được thiết kế để kết nối với cổng COM, cũng như chuột COM, gần như đã không còn sử dụng.

Tuy nhiên, một số lượng lớn các thiết bị chuyên dụng bao gồm máy quét mã vạch, camera giám sát, thiết bị công nghiệp vẫn dựa vào cổng nối tiếp để kết nối với máy tính. Bạn cũng có thể tìm thấy các giao diện COM trên nhiều bo mạch chủ. Vì vậy, với một số lượng lớn các giải pháp phần cứng và phần mềm, giao thức RS232 vẫn tồn tại. So với USB, cổng COM có một lợi thế – cổng 9600bps chuẩn RS-232 sẽ truyền được 15 mét cáp, trong khi chiều dài của cáp USB thườg chỉ được 5 mét.

Các thông số chính của cổng COM

Cổng COM có các tính năng tiêu chuẩn sau:

  • Địa chỉ cổng I / O cơ sở;
  • IRQ (ngắt) số;
  • Kích thước của một khối thông tin;
  • Tốc độ truyền dữ liệu;
  • Chế độ phát hiện chẵn lẻ;
  • Phương pháp kiểm soát dòng chảy;
  • Số lượng các bit dừng.

Ưu điểm của truyền dữ liệu nối tiếp là gì?

  • Giao tiếp nối tiếp yêu cầu số lượng dây dẫn ít hơn, do đó làm giảm chi phí hệ thống.
  • Nó hỗ trợ truyền dữ liệu ở khoảng cách xa.
  • Nó sử dụng số lượng dây ít hơn thường chỉ có một, điều này dẫn đến giao diện đơn giản giữa các thiết bị hoặc IC .
  • Các giao thức nối tiếp rất dễ thực hiện.

Các loại cổng nối tiếp

Có một số loại truyền thông dữ liệu, mỗi loại được thiết kế cho các ứng dụng cụ thể dựa trên bộ tham số và cấu trúc giao thức theo yêu cầu. Các giao diện dữ liệu nối tiếp bao gồm CAN, RS-232, RS-485 , RS-422, I2C, I2S, LIN, SPI và SMBus, nhưng RS-232, RS-485 và RS-422 vẫn là những giao diện phổ biến và đáng tin cậy nhất.

Giao diệnRS-232RS-422RS-485
Số lượng thiết bị1 Máy phát 1 Máy
thu
5 máy phát
10 máy thu cho 1 máy phát
32 Máy phát 32 Máy
thu
Loại giao thứcsong côngsong côngbán song công
Chiều dài cáp tối đa~ 15,25 mét ở tốc độ 19,2 Kb / giây~ 1220 mét ở tốc độ 100 Kbps~ 1220 mét ở tốc độ 100 Kbps
Tốc độ truyền dữ liệu tối đa19,2Kbps cho 15 mét10Mbps cho 15 mét10Mbps cho 15 mét
Tín hiệukhông cân bằngcân bằngcân bằng
Điện áp đầu vào tối thiểu+/- 3V0,2V vi sai0,2V vi sai
Sản lượng hiện tại500mA150mА250mА

Tiêu chuẩn RS232. Sơ đồ chân cổng nối tiếp

RS-232 là một giao thức truyền thông tiêu chuẩn được sử dụng bởi các cổng nối tiếp nhằm liên kết máy tính và thiết bị ngoại vi. Tiêu chuẩn này mô tả quá trình trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị viễn thông, chẳng hạn như modem và thiết bị đầu cuối như máy tính. Tiêu chuẩn RS-232 xác định các đặc tính của tín hiệu, mục đích và thời lượng của chúng, cũng như kích thước của các đầu nối và sơ đồ chân của chúng.

Cũng cần lưu ý rằng tiêu chuẩn RS-232 là giao thức vật lý và nó không xác định các giao thức truyền tải sẽ được sử dụng để truyền dữ liệu. Các giao thức truyền tải có thể khác nhau tùy thuộc vào thiết bị truyền thông và phần mềm được sử dụng.

Các loại đầu nối nối tiếp trong máy tính

Hầu hết các máy tính đều có đầu nối 9 chân DB. Đầu nối DB-9 thường nằm trên bo mạch chủ của PC, mặc dù trong các máy tính cũ hơn, nó có thể nằm trên một thẻ đa năng đặc biệt được lắp vào khe cắm mở rộng. Phiên bản cũ hơn của đầu nối nối tiếp là DB-25 25 chân.

Ngược lại với cổng song song, các đầu nối trên cả hai mặt của cáp nối tiếp giống hệt nhau. Ngoài các đường truyền dữ liệu, một cổng nối tiếp chứa một số cổng qua đó một số thông tin điều khiển có thể được truyền giữa thiết bị đầu cuối (máy tính) và thiết bị viễn thông (modem). Mặc dù về mặt lý thuyết, chỉ ba cổng là đủ để một cổng nối tiếp hoạt động: Nhận dữ liệu, truyền dữ liệu và nối đất, nhưng thực tế đã chỉ ra rằng sự hiện diện của các cổng dịch vụ giúp giao tiếp hiệu quả hơn và nhanh hơn.

Sơ đồ chân của cổng DB9 theo tiêu chuẩn RS-232 và sự tương ứng của nó với các chân cổng DB-25:

Số pin DB-9Mô tả tín hiệuSố pin DB-25
1(DCD) Phát hiện sóng mang dữ liệusố 8
2(TxD) Dữ liệu đã truyền2
3(RxD) Nhận dữ liệu3
4(DTR) Sẵn sàng cho đầu cuối dữ liệu20
5(Gnd) Nối đất7
6(DSR) Tập dữ liệu đã sẵn sàng6
7(RTS) Yêu cầu gửi4
số 8(CTS) Xóa để gửi5
9(RI) Chỉ báo đổ chuông22

GND – Nối đất, Cổng thứ hai (chung) cho tất cả các tín hiệu. (Tín hiệu luôn được truyền qua hai dây).

TxD – Dữ liệu đã Truyền, một kênh không đồng bộ để gửi dữ liệu nối tiếp.

RxD – Dữ liệu đã nhận, một kênh không đồng bộ để nhận dữ liệu nối tiếp.

RTS – Request To Send, một tín hiệu điều khiển thông báo rằng máy tính có dữ liệu để gửi qua kênh TxD tới thiết bị cuối.

DTR – Data Terminal Ready, một tín hiệu điều khiển cho biết máy tính (thiết bị đầu cuối) đã sẵn sàng giao tiếp với thiết bị cuối.

CTS – Clear To Send, một tín hiệu điều khiển cho biết thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng nhận dữ liệu qua kênh TxD. Thông thường, tín hiệu này được thiết lập bởi thiết bị khi nó nhận được tín hiệu RTS = True (yêu cầu truyền) từ máy tính và sẵn sàng nhận dữ liệu. Nếu thiết bị cuối không đặt tín hiệu CTS = True, quá trình truyền qua kênh TxD sẽ không bắt đầu. Tín hiệu này được sử dụng để điều khiển luồng phần cứng.

DSR – Data Set Ready, một tín hiệu điều khiển cho biết thiết bị cuối đã hoàn thành tất cả các cài đặt và sẵn sàng bắt đầu gửi và nhận dữ liệu từ máy tính.

DCD – Data Carrier Detected, một tín hiệu điều khiển thông báo cho máy tính (thiết bị đầu cuối) về việc phát hiện một thiết bị đầu cuối khác, ví dụ một modem muốn khởi tạo trao đổi dữ liệu với các thiết bị đầu cuối. Modem đặt tín hiệu DCD = True, tín hiệu này được phát hiện ở đầu vào của máy tính (thiết bị đầu cuối). Nếu thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng để trao đổi dữ liệu, thì nó phải cho biết sự sẵn sàng của bằng cách đặt tín hiệu DTR = True, sau đó, quá trình trao đổi dữ liệu giữa hai thiết bị đầu cuối sẽ bắt đầu.

RI – một tín hiệu “cho” máy tính (thiết bị đầu cuối) biết rằng thiết bị cuối đang nhận tín.

Cách kiểm tra cổng COM trên máy tính

Thường cần phải mở cổng COM khi bạn đang sửa chữa máy tính. Ngoài ra, có thể cần kiểm tra xem cổng nối tiếp của bạn có hoạt động hay không. Hầu hết các cổng COM thường bị hỏng khi người dùng ngắt kết nối thiết bị không đúng cách.

Cách đơn giản nhất để kiểm tra khả năng hoạt động của cổng COM là kết nối chuột với nó. Tuy nhiên, điều này sẽ không cung cấp cho bạn một bức tranh hoàn chỉnh. Chỉ bằng cách sử dụng phần mềm dò tìm cổng COM chuyên dụng (ví dụ: Serial Port Monitor ), bạn có thể kiểm tra kỹ lưỡng cổng nối tiếp. Tìm danh sách Trình kiểm tra dữ liệu nối tiếp tốt nhất. Nó bao gồm giải pháp kiểm tra cổng COM cả phần mềm và phần cứng, nêu ra những lợi ích mà bạn nhận được với giải pháp này hoặc giải pháp khác.

Phần kết luận

Hiện tại, cổng nối tiếp không phải là phương tiện được sử dụng rộng rãi để nhập / xuất thông tin. Tuy nhiên, vì có một số lượng lớn các thiết bị dựa trên COM, trước hết là thiết bị viễn thông, và nhờ một số ưu điểm của giao thức truyền dữ liệu nối tiếp RS-232, giao diện nối tiếp vẫn đang phát triển mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực đời sống .

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

error: Content is protected !!