Последовательный порт — Википедия

После́довательный порт (англ. serial port, COM-порт^[1], англ. communications port) — сленговое название интерфейса стандарта RS-232, которым массово оснащались персональные компьютеры. Порт называется «последовательным», так как информация через него передаётся по одному биту, последовательно бит за битом (в отличие от параллельного порта). Несмотря на то, что некоторые интерфейсы компьютера (например, Ethernet, FireWire и USB) тоже используют последовательный способ обмена информацией, название «последовательный порт» закрепилось за портом стандарта RS-232.

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 источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем, спутниковыми ресиверами, кассовыми аппаратами, программаторами, с приборами систем безопасности объектов, а также с многими прочими устройствами.

С помощью COM-порта можно соединить два компьютера, используя так называемый «нуль-модемный кабель» (см. ниже). Использовался со времен MS-DOS для передачи 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 разъёмов, а также зачастую высокие требования ко времени отклика ОС и драйвера и большое количество прерываний (одно на половину аппаратной очереди, то есть 8 байт).

Разъём DE-9, используемый для интерфейса RS-232

На материнских платах ведущих производителей (например, Intel) или готовых системах (например, IBM, Hewlett-Packard, Fujitsu Siemens Computers) для последовательного порта принято условное обозначение COM или RS-232.

Варианты разъёма COM-порта типа DE-9

Наиболее часто используются стандартизированные в 1969 году D-образные разъёмы: 9- и 25-контактные, (DB-9 и DB-25 соответственно). Раньше использовались также DA-31 и круглые восьмиконтактные DIN-8. Максимальная скорость передачи в обычном исполнении порта составляет 115 200 бод.

Широко распространённый в IBM PC-совместимых компьютерах, интерфейс RS-232 не пригоден для развлекательных и офисных задач, зато широко используется в прикладных задачах, поэтому попытки избавиться в современных материнских платах от наследия старых интерфейсов обречены. Спецификация PC99 — один из безуспешных примеров нажиться^{[источник не указан 203 дня]} на масштабной замене «устаревшего» оборудования. Про неё пишут^[

источник не указан 203 дня], что она «ныне устарела и представляет исключительно исторический интерес», а производство «устаревшего» оборудования процветает. В офисных и домашних компьютерах, где расстояния и помехи невелики, а скорость обмена востребована, RS-232 практически вытеснен интерфейсом USB.

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/EDGE/3G/4G оборудование телефона. При этом для физического подключения к компьютеру используется USB, Bluetooth или Wi-Fi

[2].

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».

В виде UART, отличающегося уровнями напряжения и отсутствием дополнительных сигналов, присутствует практически во всех микроконтроллерах, кроме самых-самых маленьких, SoC, платах разработчиков, а также присутствует на платах большей части устройств, хотя разъём и не выведен на корпус. Такая популярность связана с простотой этого интерфейса, как с физической точки зрения, так и с легкостью доступа к порту со стороны ПО по сравнению с другими интерфейсами.

Разъём 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 том числе бросание трубки (некоторые управляющие регистры выживают после такого сброса). В UNIX это происходит в случае, если все приложения закрыли файлы на драйвере последовательного 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.

Исходно в IBM PC и IBM PC/XT аппаратура порта была построена на микросхеме UART 8250 фирмы National Semiconductor, затем микросхема была заменена на 16450, программно совместимой с предыдущими, но позволявшей использовать скорости вплоть до 115200 бит в секунду, затем появилась микросхема 16550, содержавшая двунаправленный FIFO буфер данных для снижения нагрузки на контроллер прерываний. В настоящее время включена в SuperIO микросхему на материнской плате вместе с рядом иных устройств.

UNIX[править | править код]

COM-порты в операционной системе Unix (Linux) — это файлы символьных устройств. Обычно эти файлы располагаются в каталоге /dev и называются

• ttyS0, ttyS1, ttyS2 и т. д. в Linux
• ttyd0, ttyd1, ttyd2 и т. д. (или ttyu0, ttyu1, ttyu2 и т. д. начиная с версии 8.0) в FreeBSD
• ttya, ttyb, ttyc и т. д. в Solaris
• ttyf1, ttyf2, ttyf3 и т. д. в IRIX
• tty1p0, tty2p0, tty3p0 и т. д. в HP-UX
• tty01, tty02, tty03 и т. д. в Digital Unix
• ser1, ser2, ser3 и т. д. в QNX

Для программного доступа к СОМ-порту необходимо открыть на чтение/запись соответствующий файл и сделать вызовы специальных функций tcgetattr (для того, чтобы узнать текущие настройки) и tcsetattr (чтобы установить новые настройки). Также может потребоваться сделать вызовы ioctl с определенными параметрами. После этого при записи в файл данные будут отправляться через порт, а при чтении программа будет получать уже принятые данные из буфера СОМ-порта.

Устройства с именами «ttyxx» используются как серверные, то есть приложение, открывшее данное устройство, обычно ожидает входящего звонка от модема. Классическим таким приложением, используемым по умолчанию, является getty, которая ожидает входящего звонка, далее настраивает COM-порт в соответствии с файлами конфигурации, выводит туда «login: «, принимает имя пользователя и запускает как потомка команду «login ИмяПользователя», со стандартным вводом и выводом, перенаправленными в COM-порт. Эта команда в свою очередь запрашивает и проверяет пароль, и в случае успеха запускает (не как потомка, а вместо себя вызовом execve в том же процессе) default user shell, прописанный в файле /etc/passwd.

Эта технология исторически возникла в 1970-е годы, когда под ОС UNIX использовались компьютеры вроде PDP-11 (в СССР серия называлась СМ ЭВМ) или VAX, позволяющие подключение многих терминалов для работы многих пользователей. Терминалы — а значит, и весь интерфейс пользователя — при этом подключались через последовательные порты, с возможностью подключения вместо терминала модема и дальнейшего дозвона на компьютер по телефону. До сих пор в UNIX-подобных ОС существует терминальный стек, и обычно 3 реализации терминалов — последовательный порт, консоль текстового режима экрана+клавиатура, и «обратная петля» в один из открытых файлов управляющего приложения (так реализованы telnetd, sshd и xterm).

Клиентские устройства последовательного порта, предназначенные для совершения звонков вовне, в многих UNIX (не во всех) называются cuaxx.

Так как последовательный порт в UNIX доступен только через терминальный стек, он может быть управляющим терминалом для процессов и групп (посылать SIGHUP при разрыве связи от модема и SIGINT при нажатии Ctrl-C), на уровне ядра поддерживать редактирование последней введенной строки клавишами стрелочек, и т. д. Для отключения этой возможности с целью превращения устройства в «трубу» для потока байт необходимы вызовы ioctl.

Windows[править | править код]

С последовательными портами в Win32 работают как с файлами. Для открытия порта используется функция CreateFile. Портов может быть много, поэтому они обозначаются как COM1, COM2 и т. д. по порядку обнаружения драйверов соответствующих устройств. Первые 9 портов доступны в том числе как именованные каналы для передачи данных (доступны по именам «COM1», «COM2», …), такой метод доступа считается устаревшим. Рекомендуется ко всем портам обращаться как к файлам (по именам «\\.\COM1», «\\.\COM2»,… «\\.\COMx»).

Поиск PnP-имен устройств в системе осуществляется вызовом SetupDiGetClassDevs. В реестре существует раздел HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE\DEVICEMAP\SERIALCOMM, в котором отображаются имеющиеся в данный момент COM-порты.

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.

OS/2[править | править код]

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^[3].

В некоторых случаях возможно применение упрощённого варианта кабеля, в котором задействуются только контакты 2, 3 и 5.

• Перевод руководства по программированию СОМ-порта в POSIX операционных системах
• MSDN. Serial Communications (Eng-1995)
• Программирование порта на java — не позволяет работать из Windows, в отличие от официальных пакетов от Sun.
• jSSC (Java Simple Serial Connector) — библиотека для работы с последовательным портом из Java. Поддерживает Win32(Win98-Win8), Win64, Linux(x86, x86-64, ARM), Solaris(x86, x86-64), Mac OS X 10.5 and higher(x86, x86-64, PPC, PPC64).
• 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 (неопр.). SoftElectro (2009). Дата обращения 18 октября 2010. Архивировано 8 февраля 2012 года.

Последовательный порт, он же COM-порт

Наряду с параллельным портом COM-порт, или последовательный порт является одним из традиционных портов ввода-вывода компьютера, использовавшимся еще в первых ПК. Хотя в современных компьютерах COM-порт имеет ограниченное применение, тем не менее, информация о нем, возможно, будет полезной многим пользователям.

Содержание статьи

Назначение последовательного порта – история и современное использование

Последовательный порт, как и параллельный, появился задолго до появления персональных компьютеров архитектуры IBM PC. В первых персоналках COM-порт использовался для подсоединения периферийных устройств. Однако сфера его применения несколько отличалась от сферы применения параллельного порта. Если параллельный порт использовался в основном для подключения принтеров, то COM-порт (кстати, приставка COM – это всего лишь сокращение от слова communication) обычно применялся для работы с телекоммуникационными устройствами, такими, как модемы. Тем не менее, к порту можно подключить, например, мышь, а также  другие периферийные устройства.

COM-порт, основные сферы применения:

1. Подключение терминалов
2. ~ внешних модемов
3. ~ принтеров и плоттеров
4. ~ мыши
5. Прямое соединение двух компьютеров

В настоящее время сфера применения СОМ-порта значительно сократилась благодаря внедрению более быстрого и компактного, и, кстати, тоже последовательного, интерфейса USB. Почти вышли из употребления внешние модемы, рассчитанные на подключение к порту, а также «COM-овские» мыши. Да и редко кто теперь соединяет два компьютера при помощи нуль-модемного кабеля.

Тем не менее, в ряде специализированных устройств последовательный порт до сих используется. Можно найти его и на многих материнских платах. Дело в том, что по сравнению с USB COM-порт имеет одно важное преимущество – согласно стандарту последовательной передачи данных RS-232, он может работать с устройствами на расстоянии в несколько десятков метров, в то время как радиус действия кабеля USB, как правило, ограничен 5 метрами.

Принцип работы последовательного порта и его отличие от параллельного

В отличие от параллельного (LPT) порта, последовательный порт передает данные побитно по одной-единственной линии, а не по нескольким одновременно. Последовательности битов группируются в серии данных, начинающиеся стартовым битом и кончающиеся стоповым битом, а также битами контроля четности, использующимися для контроля ошибок. Отсюда происходит и еще одно английское название, которое имеет последовательный порт – Serial Port.

Последовательный порт имеет две линии, по которым передаются собственно данные – это линии для передачи данных от терминала (ПК) к коммуникационному устройству и обратно. Кроме того, существует еще несколько управляющих линий. Обслуживает Serial port специальная микросхема UART, которая способна поддерживать относительно высокую скорость передачи данных, достигающую 115 000 бод (байт/с). Правда, стоит отметить, что реальная скорость обмена информацией зависит от обоих коммуникационных устройств. Кроме того, в функции контроллера UART входит преобразование параллельного кода в последовательный и обратно.

Порт использует электрические сигналы сравнительного высокого напряжения – до +15 B и -15 В. Уровень логического нуля последовательного порта составляет +12 В, а логической единицы – -12 В. Такой большой перепад напряжений позволяет гарантировать высокую степень помехоустойчивости передаваемых данных. С другой стороны, используемые в Serial port высокие напряжения требуют сложных схемотехнических решений. Это обстоятельство также поспособствовало снижению популярности порта.

Последовательный интерфейс RS-232

Работа Serial port на ПК базируется на стандарте передачи данных для последовательных устройств RS-232. Этот стандарт описывает процесс обмена данными между телекоммуникационным устройством, например, модемом и компьютерным терминалом. Стандарт RS-232 определяет электрические характеристики сигналов, их назначение, длительность, а также размеры коннекторов и схему выводов для них. При этом RS-232 описывает лишь физический уровень процесса передачи данных и не касается используемых при этом транспортных протоколов, которые могут меняться в зависимости от используемого коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Стандарт RS-232 был создан в 1969 г, а его последняя версия, TIA 232, вышла в 1997 г. В настоящее время RS-232 считается устаревшим, однако большинство операционных систем до сих пор его поддерживает.

В современных компьютерах разъем Serial port  представляет собой 9-штырьковый разъем типа «вилка» DB-9, хотя стандарт RS-232 описывает также разъем с 25–ю контактами ­– DB-25, который часто применялся на старых компьютерах. Разъем DB-9 обычно расположен на системной плате ПК, хотя в старых компьютерах он мог находиться на специальной мультикарте, вставляемой в слот расширения.

9- штырьковое гнездо DB-9 на материнской плате

Разъем DB-9 на кабеле подключаемого к порту устройства

В отличие от параллельного порта, разъемы с обеих сторон двустороннего последовательного кабеля идентичны. Помимо линий для передачи самих данных, порт содержит несколько служебных линий, по которым между терминалом (компьютером) и телекоммуникационным устройством (модемом) может передаваться управляющая информация. Хотя теоретически для работы последовательного порта достаточно лишь трех каналов – прием данных, передача данных и земля, практика показала, что наличие служебных линий делает связь более эффективной, надежной и, как следствие, более быстрой.

Назначение линий разъема Serial port DB-9 согласно RS-232 и их соответствие контактам разъема DB-25:

Контакт DB-9	Английское   название	Русское название	Контакт DB-25
1	Data Carrier Detect	Несущая обнаружена	8
2	Transmit Data	Передаваемые данные	2
3	Receive Data	Принимаемые данные	3
4	Data Terminal Ready	Готовность терминала	20
5	Ground	Земля	7
6	Data Set Ready	Готовность передающего устройства	6
7	Request To Send	Запрос на отправку данных	4
8	Clear To Send	Передача данных разрешена	5
9	Ring Indicator	Индикатор звонка	22

Конфигурирование и прерывания

Поскольку в компьютере может быть несколько последовательных портов (до 4), то в системе  для них выделяется два аппаратных прерывания — IRQ 3 (COM 2 и 4) и IRQ 4 (COM 1 и 3) и несколько прерываний BIOS. Многие коммуникационные программы, а также встроенные модемы  используют для своей работы прерывания и адресное пространство портов COM. При этом обычно применяются не реальные порты, а так называемые виртуальные порты, которые эмулируются самой операционной системой.

Как и в случае многих других компонентов материнской платы, параметры работы портов COM, в частности, значения прерываний BIOS, соответствующих аппаратным прерываниям, можно настроить через интерфейс BIOS Setup. Для этого используются такие опции BIOS, как COM Port, Serial Port, Onboard Serial Port, Serial Port Address, и т.п.

Заключение

Последовательный порт ПК в настоящее время не является широко используемым средством для ввода-вывода информации. Тем не менее, поскольку существует большое количество оборудования, прежде всего, телекоммуникационного назначения, созданного  для работы с последовательным портом, а также благодаря некоторым достоинствам протокола последовательной передачи данных RS-232, последовательный интерфейс пока еще не следует списывать со счетов, как абсолютно устаревший рудимент архитектуры персонального компьютера.

Порекомендуйте Друзьям статью:

Что такое COM-порт? Устройство, управление COM-портом

COM-порт, или последовательный порт, представляет собой двунаправленный последовательный интерфейс, который предназначен для обмена байтовыми данными. В первое время этот порт использовали для подключения терминала, а потом для модема и мыши. Сейчас его принято применять для подключения источника бесперебойного питания, а также для связи с аппаратными средствами обработки вычислительных систем встраиваемого типа.

Использование

Итак, перед тем как подробнее поговорить о том, что такое COM-порт, необходимо заглянуть в прошлое для понимания его значения. Буквально 15 лет назад использовался способ подключения устройств к компьютеру посредством специального стандартного разъема, расположенного на задней панели системного блока с применением специального сериального кабеля RS-232. У этого способа имеется множество недостатков. Такой кабель, по современным меркам, предоставляет крайне низкую скорость передачи данных – примерно сотню килобит в секунду. Помимо того, когда производилось физическое соединение разъемов, необходимо было осуществлять выключение оборудования, а сами они крепились друг к другу при помощи винтов, обеспечивающих надежность, при этом их размеры отличались немалой величиной.

Немного истории

COM-порт на тогдашних компьютерах традиционно носил номер 1 или 2, так как обычно их было не больше двух. Можно было установить дополнительные порты, если в этом возникала необходимость. Когда пользователем производилась настройка программного обеспечения, требовалось не перепутать и правильно установить именно тот, к которому обеспечивалось подключение нужного оборудования. Каждый COM-порт требовал правильной настройки скорости передачи данных, а также ряда иных загадочных параметров, о которых было известно только узкому кругу специалистов. Чтобы подключение аппаратуры было успешным, все необходимые параметры требовалось откуда-то узнать либо экспериментально подобрать, так как в этом случае отсутствовало какое-либо автоматическое конфигурирование. Помимо этого, подключение через COM-порт допускало соединение любого программного обеспечения с произвольным внешним оборудованием, даже совершенно несовместимым, из-за чего в процессе настроек и возникало огромное количество ошибок.

Современность

Сейчас соединение через COM-порт полностью вытеснено более современным методом, который не требует особых знаний для реализации, а именно посредством USB-порта. Этот метод лишен всех недостатков, упомянутых ранее. Однако современные стандарты совместимости соединения всевозможного GPS-оборудования и весьма разнородного программного обеспечения сформировались довольно давно вокруг концепции COM-портов, ставших на текущий момент архаичными.

Это сопряжено с тем, что изначально практически любое оборудование, в том числе и GPS, было внешним, а его соединение с компьютером производилось посредством серийного кабеля, подключенного к одному из аппаратных портов. От пользователя в процессе настройки требовалось правильно подобрать номер порта и скорость трансляции данных по нему. В то время возник основной стандарт передачи данных от GPS-приемника к программе, который теперь называется NMEA-0183. Фактически данный стандарт предписывает всем разработчикам даже современнейшей аппаратуры и программного обеспечения обмениваться данными посредством COM-портов. И все это в условиях того, что на современных компьютерах, а также на КПК, уже давно главным является стандарт USB. А еще одна особенность состоит в том, что в последнее время GPS-приемники все чаще стали устанавливать непосредственно внутрь корпуса устройства, то есть между ним и основным девайсом вообще отсутствует какой-либо соединительный кабель.

Виртуальные КОМ-порты

Выход из положения был придуман, а именно разработаны «виртуальные» COM-порты. Получается, что внутреннее устройство КПК, к примеру, GPS-приемник, программно имитируется в виде COM-порта, при этом в аппаратном плане таковым не являясь. При этом программе, которая рассчитана на сопряжение посредством подобного стандарта, нет разницы, как он реализован. Тут допускается наличие виртуальной имитации, а не обязательное присутствие аппаратной реализации. Так и удается обеспечить совместимость GPS-программ старого образца с современным оборудованием.

Внесенные изменения

При этом управление COM-портом существенно не изменилось. Пользователь по старинке должен производить сложную настройку чуть ли не вручную. Однако современный COM-порт представляет собой уже не то громоздкое приспособление, размещавшееся на задней панели системного блока, а совсем иное устройство. И тут все дело в том, что с программной точки зрения все их реализации выглядят безлико, то есть нет разницы между виртуальными и реальными портами. Для программного обеспечения порты различаются только номерами, которые им присвоены производителями КПК на совершенно случайной основе. К примеру, приемник от ASUS обычно находится на COM5, а PocketLOOX 560 показывает приемник на COM8. Получается, что программа, которая желает получать от GPS-приемника данные, не имеет изначально никакой достоверной информации об условном номере, под которым фигурирует порт, прописанный соответствующим для приемника на данном КПК.

Как все это работает?

При том, что среди всех имеющихся COM-портов можно провести автоматический поиск подходящего, процедура такого опроса является довольно ненадежной и достаточно громоздкой. Связано это с тем, что устройства, отображаемые в системе в качестве COM-портов, могут быть довольно разнообразными и не иметь отношения к GPS, они могут совершенно непредсказуемо ответить на такой опрос. К примеру, на КПК бывают порты, сопряженные с внутренним сотовым модемом, с USB, с инфракрасным портом, а также с иными элементами. Обращение к ним программы, предназначенной для работы с конкретным приспособлением, может привести к совершенно непредсказуемой реакции, а также к различным сбоям в работе, что часто становится причиной зависания КПК. Именно поэтому попытка открыть COM-порт может привести к неожиданным ситуациям вплоть до включения Bluetooth или инфракрасного порта. А могут быть и более непонятные случаи.

Работа COM-порта

Для COM-портов в качестве основы используется микросхема асинхронного универсального приемопередатчика. Эта микросхема существует в нескольких разновидностях: Intel 16550A, 16550, 16450, 8250. Для каждого COM-порта она содержит регистры приемника и передатчика данных, а также ряд управляющих регистров, к которым есть доступ через программы BIOS, Windows и MS DOS. У последних версий микросхемы имеется набор буферов для временного хранения передаваемых и получаемых данных. Благодаря такой возможности можно реже прерывать работу центрального процессора, а также согласовать скорость трансляции данных.

Основные параметры

Устройство COM-порта предполагает наличие таких характерных особенностей:

— базового адреса порта для ввода и вывода информации;

— номера аппаратного прерывания;

— размера одного блока информации;

— скорости, с которой передаются данные;

— режима детектирования честности;

— способа управления потоками информации;

— количества стоповых бит.

Как проверить COM-порт компьютера? На что обратить внимание?

Как уже было сказано ранее, этот тип порта представляет собой двунаправленный интерфейс для передачи информации на битовом уровне последовательным способом. Отличительной характеристикой в сравнении с параллельным портом тут является передача данных бит за битом. Анатомия COM-порта такова, что на компьютере не он один использует последовательный способ передачи данных. Например, такие интерфейсы, как Ethernet или USB, тоже используют аналогичный принцип, но так сложилось исторически, что последовательным принято называть именно порт стандарта RS232.

Очень часто требуется открыть COM-порт для проведения ремонта и диагностики компьютера, при этом его также необходимо проверить на работоспособность. Сжечь элемент ведь очень просто. Чаще всего это происходит по вине пользователя, который производит отключение устройства неправильно, выдергивая разъем при подключенном интерфейсе. Простейшим способом проверки работоспособности интерфейса является подключение к нему мышки. Однако так сложно получить полную картину, так как манипулятор задействует только половину сигнальных линий из восьми имеющихся. Только использование специальной заглушки и программы позволит провести проверку работоспособности. Для этих целей уже существует специально разработанное программное обеспечение.

Порты компьютера и их назначение. Подключаем или отключаем периферийные устройства

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:

1. Последовательный порты;
2. Параллельный порт;
3. Порты для компьютера и мыши;
4. Порты USB;
5. Порты SCSI;
6. Видео-порты;
7. Разъемы сетевых кабелей;
8. Разъемы аудио;
9. 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!

Автор публикации

не в сети 17 часов

admin

0 Комментарии: 59Публикации: 326Регистрация: 04-09-2015

Подключаем последовательные интерфейсы по IP / Advantech IIoT corporate blog / Habr

Последовательные интерфейсы RS-232/422/485 до сих пор очень популярны в промышленности: по ним подключаются диагностические порты, датчики, сканеры штрих-кодов и RFID меток и т.д. Однако последовательные интерфейсы имеют свои ограничения. Иногда возникает необходимость получить доступ к такому интерфейсу по IP-сети, или, например, иметь доступ к одному устройству с RS-232 с нескольких удаленных компьютеров одновременно, или объединить несколько удаленных объектов в одну шину RS-485.

Сервер последовательных интерфейсов конвертирует последовательные физические протоколы в IP-пакеты, и позволяет программно управлять ими — подключать удаленный виртуальный COM-порт к компьютеру по сети так, будто он подключен физически, и прозрачно соединять несколько устройств в режиме P2P, без использования компьютеров.

В статье мы разберем сервер последовательных интерфейсов Advantech EKI-1524, имеющий четыре последовательный порта, каждый из которых поддерживает протоколы RS-232/422/485, и два LAN-порта.

Сервер последовательных интерфейсов EKI-1524 имеет четыре порта DB9 и два LAN-порта.

Ключевые функции EKI-1524:

• Виртуальный COM-порт — позволяет программно эмулировать виртуальный COM-порт удаленного устройства на системе Linux.
• Одновременное подключение нескольких клиентов — в режиме сервера дает возможность использовать один последовательный порт для нескольких устройств одновременно.
• Работа в режиме P2P — одновременная работа в режиме клиента и сервера позволяет объединить несколько EKI-1524 напрямую, без использования серверов и компьютеров.

Характеристики

Серия последовательных серверов EKI-1500 представлена широким спектром устройств для различных задач. От серверов с одним последовательным портом: EKI-1511X до серверов на 16 портов, для монтажа в серверную стойку, таких как EKI-1526N.

Дополнительно представлены модели с повышенным уровнем защищенности, для работы в экстремальных условиях, и гальванической развязкой портов, для защиты от высоких напряжений: EKI-1522I, EKI-1524I, и другие.

Все модели поддерживают подключение двух источников питания. Переключение между источниками питания происходит без перезагрузки устройства. Реле индикации обрыва питания замыкается в случае, если на одной из линий отсутствует напряжение.

Виртуальный COM-порт

Сервер последовательных интерфейсов позволяет по TCP/IP получить доступ к удаленным устройствам таким образом, что для прикладного ПО это будет выглядеть так, будто устройства подключены к физическому COM-порту.

Принцип работы виртуального COM-порта по сети Ethernet

Для этого на стороне клиента используется модуль ядра Linux и программа для обмена данными с сервером последовательных интерфейсов. В итоге для пользователя такое подключение выглядит как физический порт (устройство /dev/ttyADV0).

На данный момент Advantech выпускает драйвера виртуального COM-порта только для ОС Linux. Инструкция по сборке модуля ядра VCOM 2.0 на Ubuntu.
Также существуют бинарные пакеты драйвера под разные дистрибутивы: Linux Pseudo TTY

В веб-интерфейсе можно настроить параметры работы в данном режиме:

Дополнительные настройки. Можно вручную задать таймауты и т.д:

Настройки параметров последовательного интерфейса. В этом меню также можно изменить основной протокол (RS-232/422/485), для каждого порта.

Режим RFC 2217

Также доступен открытый протокол перенаправления COM-порта RFC 2217, представляющий собой расширенные команды для протокола Telnet. В этом режиме устройство принимает входящие подключения по TCP, в настройках можно указать порт для входящий соединений.

Режим P2P

Для сложных случаев, когда несколько устройств нельзя соединить напрямую, можно использовать два терминальных сервера в режиме прозрачного моста. Таким образом можно подключить удаленные устройства, используя в качестве транспорта TCP/IP.

Подключение двух удаленных устройств по последовательному протоколу через TCP/IP-транспорт

Таким образом можно программно переключать устройства между собой, соединять удаленные шины по RS-485 и делать много другое, используя все преимущества IP-сетей, включая радиомосты, виртуальные частные сети (VPN) и т.д. Передаваемые данные между двумя серверами можно дополнительно защитить от перехвата, используя шифрование на транспортном уровне.

Уведомления о событиях

Устройство позволяет настроить уведомления о событиях с помощью Email и SNMP Trap. MIB-файл для настройки SNMP-сервера доступен для каждого устройства.

События для уведомлений можно настроить вручную.

Логирование через Syslog

В веб-интерфейсе можно задать адрес удаленного Syslog-сервера для логирования. В лог записываются события подключения клиентов, ошибки аутентификации, статус LAN и последовательных портов и т.д.

Первичная настройка

Первичную конфигурацию сервера последовательных интерфейсов можно выполнить через утилиту EKI Device Configuration Utility. При этом утилита работает через ARP-пакеты и не требует настройки соответствующего IP-адреса на сетевом интерфейсе. Это значит, что можно задать любой IP-адрес устройству, без утраты доступа.

Заключение

Серверы последовательных интерфейсов позволяют обходить ограничения, которые накладывают физические протоколы, и легко масштабировать подключения. Режим P2P позволяет подключать устаревшие устройства, используя интернет в качестве транспорта, при этом обходиться без серверов.

Ссылки

Как общаются машины — протокол MQTT
Как общаются машины — протокол Modbus
ADAM-3600 — многофункциональный промышленный контроллер

Как добавить COM порт на ПК?

Современные компьютеры не имеют встроенный COM порт. Почти все материнские платы для современных ПК не имеют разъёма COM-порт, в основном потому, что надобность в нем постепенно пропадает. Однако для прошивки некоторых моделей спутниковых ресиверов, как раз требуется интерфейс RS-232 (COM-порт). Например, такие старые модели приемников как DRE-4000, DRE-5000, DRS-5001, DRS-5003, DRE-7300 и GS-7300, можно прошить только через RS-232.

Если на ПК нет разъёма COM-порт, можно приобрести переходник USB на COM, и проблема решена. Однако адаптеры USB-COM работают не со всеми моделями приемников, и не всегда применимы к различным устройствам. По-прежнему универсальным здесь остается оригинальный COM-порт.

Если на ПК отсутствует разъём RS-232, его можно туда добавить с помощью стороннего расширения в виде выносной планки COM-порт, или специального контроллера PCI-E COM. В первом случае, это будет дешевле, так как выносная планка COM-порт стоит в районе 100 р, и вставляется в уже имеющийся на системной плате специальный внутренний разъём COM. К сожалению не все знают о его наличии, а между тем такой разъём присутствует практически на любой материнской плате. Крепится такая планка на задней панели системного блока, и будет работать как полноценный оригинальный COM-порт.

Второй способ, не менее надежен, но стоит дороже. Придется приобрести специальный контроллер PCI-E COM, который стоит в районе 1000 р. И займет он один из ваших PCI-E портов имеющихся на системной плате. Такое решение отлично подойдет, если нужно иметь более одного разъёма COM. Контроллеры PCI-E COM могут быть на 2 и на 4 разъёма COM.

Порты COM и USB. Компьютер + мобильник: эффективное взаимодействие

Порты – устройства, через которые компьютер может обмениваться информацией с внешним оборудованием. Строго говоря, сами порты – это микросхемы, находящиеся внутри компьютера, а на заднюю стенку системного блока выведены подключенные к ним разъемы (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Разъемы портов.

Сначала в компьютерах появился последовательный (serial) порт. Иначе он называется COM-порт или RS-232. К COM-порту подключают кабель, состоящий из нескольких проводов, оканчивающийся 9-штырьковым разъемом. Информация через этот порт передается в виде последовательности электрических импульсов. По одному проводу (Tx) компьютер передает информацию внешнему устройству, а по другому (Rx) – принимает.

Стандарт RS-232 остается неизменным уже более десяти лет. На материнской плате компьютера предусмотрено два последовательных порта – COM1 и COM2. На задней стенке любого системного блока присутствует хотя бы один разъем последовательного порта (COM1). Второй порт (COM2) в современных компьютерах обычно просто не выведен на заднюю стенку, хотя на материнской плате соединительная колодка для него сделана.

Подключать устройства к последовательному порту рекомендуется, пока компьютер выключен. На практике это требование обычно игнорируют, что иногда приводит к выходу из строя или подключаемого устройства, или самого порта.

Параметры COM-портов можно настроить следующим образом.

1. Запустите Диспетчер устройств. Для этого нажмите кнопку Пуск и выберите пункт Панель управления. Дважды щелкните кнопкой мыши на значке Система. На вкладке Оборудование нажмите кнопку Диспетчер устройств.

2. Дважды щелкните на пункте Порты COM и LPT.

3. Выберите порт, параметры которого нужно изменить, и выполните команду Свойства. Откроется окно Свойства: Последовательный порт (СОМ2) (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Параметры порта.

На вкладке Параметры порта окна Свойства: Последовательный порт (СОМ2) доступно несколько параметров. Из них нам может понадобиться первый параметр Скорость (бит/с), определяющий, с какой скоростью порт способен передавать и принимать данные. По умолчанию задано значение 9600 бит/с. Предполагается, что с такой скоростью способно работать любое устройство, подключаемое к порту. Однако многие современные устройства, в том числе модемы и data-кабели для сотовых телефонов, могут обмениваться данными с компьютером с гораздо большей скоростью. Поэтому, если при низкой скорости передачи подключенное устройство работает устойчиво, можно попробовать увеличить значение до 57 600 или 115 200 бит/с – данные будут передаваться гораздо быстрее.

4. Выберите из списка нужное значение скорости порта и нажмите кнопку OK.

Остальные настройки последовательных портов обычно изменять не нужно. Вернуть все настройки порта к первоначальным значениям можно, нажав кнопку Восстановить умолчания.

Порты шины USB (universal serial bus – универсальная последовательная шина) обязательно присутствуют в любом современном компьютере (см. рис. 1.2). Этот стандарт подключения внешних устройств постепенно пришел на смену последовательному порту. Данные здесь, как и через COM-порт, передаются по двум проводам. По третьему проводу на подключаемые устройства подается напряжение питания +5 В.

Максимальная скорость обмена данными через порт USB почти в 1000 раз выше, чем через последовательный порт. Правда, при подключении телефона, который является большим «тугодумом», это несущественно. Важнее то, что стандартом гарантирована возможность «горячего», во время работы компьютера, подключения устройств к портам USB. Кроме того, USB-порты не требуют настройки. В Диспетчере устройств отображаются сведения о токе, который потребляет каждое устройство, подключенное к USB-портам.

Существует три типа разъемов USB, различающиеся только формой и размером (рис. 1.5).

«Обычный», плоский разъем типа A служит для подключения кабеля к компьютеру. Таким же разъемом оснащены миниатюрные адаптеры, которые вставляются непосредственно в порт USB на системном блоке. Особенно удобно подключать такой адаптер, когда дополнительные порты выведены на переднюю панель системного блока. Если на передней панели разъемов USB нет, а подбираться к задней стенке компьютера каждый раз затруднительно, поможет кабель-удлинитель с разъемами типа А на обоих концах.

Рис. 1.5. Разъемы USB.

Разъем типа B используют для соединения кабеля с периферийными устройствами: принтерами и модемами.

Для подключения к портативным устройствам (телефонам, камерам) применяют разъем мини-USB или мини-B.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Leave a comment Cancel reply