Umfassende Anleitung zur Spezifikation der seriellen Schnittstelle

Olga Weis

Neben dem parallelen Anschluss ist der COM-Anschluss oder der serielle Anschluss eine der traditionellen Computer-E/A-Schnittstellen, die noch immer auf POS-Systemen, einigen medizinischen Geräten, Laborgeräten und anderer Hardware zu finden ist. Obwohl der COM-Port in modernen Computern nur von begrenztem Nutzen ist, können Informationen darüber für viele Benutzer nützlich sein.

Inhalt


  1. Was ist eine serielle Schnittstelle??
  2. Was ist ein virtueller COM-Port?
  3. Serienport vs. Parallelport
  4. Wozu dient ein COM-Port?
  5. COM-Port-Parameter
  6. Welche Vorteile bietet die serielle Datenübertragung?
  7. Arten von seriellen Anschlüssen
  8. RS232-Standard. Pinbelegung des seriellen Ports
  9. Typen von seriellen Anschlüssen
  10. So testen Sie COM-Anschlüsse auf einem Computer

Was ist eine serielle Schnittstelle?


Serielle Schnittstelle

Ein COM-Port ist eine bidirektionale serielle Schnittstelle, über die Daten bitweise gesendet und empfangen werden können.

Die serielle Schnittstelle wurde lange vor der Einführung von Personalcomputern der IBM Architektur vorgestellt. Auf ersten Maschinen wurde der COM-Port zum Verbinden verwendet Peripheriegeräte. Sein Anwendungsbereich unterschied sich jedoch etwas von dem der Parallelanschluss. Wenn der parallele Anschluss hauptsächlich für den Anschluss von Druckern verwendet wurde, funktionierte der COM-Anschluss (COM ist für die Kommunikation kurz) in der Regel mit Telekommunikationsgeräten wie Modems. Eine serielle Maus sowie andere Peripheriegeräte können jedoch auch über eine serielle Schnittstelle mit einem Computer interagieren.

Heute Kommunikation über serielle Schnittstelle sind nicht so üblich wie früher. Ein COM-Port wurde durch ersetzt USB - eine modernere Methode, für deren Umsetzung keine besonderen Kenntnisse erforderlich sind. Moderne Standards für die Kompatibilität zwischen seriellen Geräten und deren Steuerungssoftware bilden jedoch seit geraumer Zeit das Konzept der heute als archaisch angesehenen COM-Anschlüsse.

Dies ist darauf zurückzuführen, dass anfangs fast alle Geräte, einschließlich GPS-Empfänger, extern waren und die Verbindung zum Computer über ein serielles Kabel hergestellt wurde, das an einem der Hardware-Ports des PCs angeschlossen ist. Um eine serielle Kommunikation einzurichten, musste ein Benutzer eine korrekte Portnummer und die Geschwindigkeit der Datenübertragung angeben.

Die meisten modernen Computer sind jetzt mit USB-Anschlüssen anstelle von COM-Schnittstellen ausgestattet. Darüber hinaus wurden GPS-Empfänger zunehmend in Geräten installiert, sodass die Kabelverbindung nicht mehr effizient ist.

Was ist ein virtueller COM-Port?


Ein virtueller serieller Port ist ein spezielles Softwarepaket, das eine physische COM-Schnittstelle in Software emuliert, mit der Sie Ihrem PC serielle Ports hinzufügen können, ohne zusätzliche physische Hardware wie Erweiterungskarten usw. zu verwenden von echten seriellen Ports in Ihrem System.

Virtueller serieller Port

Nun, dank einiger dedizierter Software (e.g. Virtual Serial Port Driver, Serial to Ethernet Connector, etc.), Ein serielles Remote-Gerät kann auf Ihrem lokalen PC so emuliert werden, dass Sie mit dem Gerät kommunizieren können, als wäre es direkt mit Ihrem Computer verbunden.

In diesem Fall wird auf serielle Remote-Peripheriegeräte über einen virtuellen COM-Port zugegriffen, der in Ihrem lokalen System von einer spezialisierten App erstellt wird. Und alle seriellen Apps, die mit einem Remote-Peripheriegerät über einen virtuellen seriellen Port kommunizieren, erkennen die Schnittstelle als Hardware-Interface.

Dadurch kann die Kompatibilität zwischen älterer serieller Software und modernen Geräten sichergestellt werden.

Die Art und Weise, wie Sie Ihre COM-Ports verwalten, ändert sich nicht wesentlich. Die Benutzer müssen die Portkonfigurationen noch so vornehmen, wie dies bei einem physischen seriellen Port der Fall wäre. Ein moderner COM-Port ist jedoch keine sperrige Schnittstelle mehr auf der Rückseite der Systemeinheit, sondern eine vollständige Softwarelösung.

Serienport vs. Parallelport


Serielle und parallele Schnittstellen sind zwei verschiedene Arten von Computeranschlüssen. Im Gegensatz zu einem parallelen (LPT) -Port überträgt ein serieller Port Daten bitweise über eine einzelne Leitung und nicht mehrere Zeilen gleichzeitig. Die Bitfolgen werden in Datenreihen gruppiert, die mit einem Startbit beginnen und mit einem Stoppbit enden. Daher der Name "serielle Schnittstelle".

Serienport vs. Parallelport

Ein serieller Port hat zwei Leitungen, über die die tatsächlichen Daten übertragen werden. Dies sind die Leitungen für die Datenübertragung vom Terminal (PC) zum Kommunikationsgerät und zurück. Darüber hinaus gibt es mehrere Steuerleitungen. Um ordnungsgemäß zu funktionieren, benötigen serielle Ports einen speziellen Controller-Chip, den Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) Dies unterstützt eine relativ hohe Datenübertragungsrate und erreicht 115.000 Baud (Bit / s). (Beachten Sie jedoch, dass die tatsächliche Datenübertragungsgeschwindigkeit von den Eigenschaften beider Kommunikationsgeräte abhängt.) Außerdem konvertiert der UART-Controller parallelen Code in seriellen Code und umgekehrt.

Serielle Ports verwenden elektrische Signale mit relativ hoher Spannung: bis +15 V und -15 V. Der logische Nullpegel eines seriellen Ports beträgt +12 V und der logische Wert liegt bei -12 V. Ein derartiger Spannungsabfall sorgt für einen hohen Pegel Geräuschunempfindlichkeit. Andererseits erfordern hohe Spannungen, die von seriellen Ports verwendet werden, komplexe Schaltungslösungen.

Wo serielle Schnittstellen verwendet werden


Wie wir bereits wissen, wurde der Anwendungsbereich eines COM-Ports durch die Einführung einer schnelleren und kompakteren und übrigens auch seriellen USB-Schnittstelle reduziert. Externe Modems, die für den Anschluss an einen COM-Port entwickelt wurden, sowie COM-Mäuse sind fast nicht in Gebrauch. Und selten verbindet jemand zwei Computer mit einem Nullmodemkabel.

Eine große Anzahl spezialisierter Geräte, darunter verschiedene Barcode-Scanner, Überwachungskameras und Industrieanlagen, benötigen jedoch immer noch einen seriellen Anschluss, um eine Verbindung zum Computer herzustellen. Sie finden COM-Schnittstellen auch auf vielen Motherboards. Mit einer großen Anzahl erschwinglicher Hardware- und Softwarelösungen, die dafür entwickelt wurden, bleibt das RS232-Protokoll bestehen. Im Vergleich zu USB bietet ein COM-Anschluss einen wichtigen Vorteil: Der RS-232-Standard 9600bps-Port führt 15 Meter abgeschirmtes Kabel, während die Länge eines USB-Kabels normalerweise auf 5 Meter begrenzt ist.

Die Hauptparameter von COM-Ports


Ein COM-Port verfügt über folgende Standardfunktionen:

  • Die Basis-E/A-Portadresse;
  • IRQ (Interrupt) Nummer;
  • Die Größe eines Informationsblocks;
  • Die Datenübertragungsrate;
  • Paritätserkennungsmodus;
  • Methode der Flusskontrolle;
  • Die Anzahl der Stoppbits.

Welche Vorteile bietet die serielle Datenübertragung?


  • Die serielle Kommunikation erfordert eine geringere Anzahl von Leitungsdrähten und reduziert somit die Kosten der Schnittstelle.
  • Es unterstützt Datenübertragung über große Entfernungen.
  • Es werden häufig weniger Drähte verwendet, dies führt zu einer einfachen Schnittstelle zwischen Sende- und Empfangsgeräten oder ICs.
  • Serielle Protokolle sind einfach zu implementieren.

Arten von seriellen Anschlüssen


Es gibt verschiedene Arten von Datenkommunikationsschnittstellen, von denen jede für spezifische Anwendungen basierend auf dem erforderlichen Parametersatz und der Protokollstruktur ausgelegt ist. Zu den seriellen Datenschnittstellen zählen CAN, RS-232, RS-485, RS-422, I2C, I2S, LIN, SPI und SMBus, aber RS-232, RS-485 und RS-422 sind immer noch die zuverlässigsten und gebräuchlichsten.

Des Schnittstellen RS-232 RS-422 RS-485
Anzahl der Geräte 1 Sender
1 Empfänger
5 Sender
10 Empfänger für einen Sender
32 Sender
32 Empfänger
Protokolltyp duplex duplex Hälfte duplex
Maximale Kabellänge ~ 15,25 Meter bei 19,2 Kbps ~ 1220 Meter bei 100 Kbps ~ 1220 Meter bei 100 Kbps
Maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit 19,2 Kbit/s für 15 Meter 10 Mbps für 15 Meter 10 Mbps für 15 Meter
Signal unausgeglichen ausgewogen ausgewogen
Min. Eingangsspannung +/- 3V 0.2V Differential 0.2V Differential
Ausgangsstrom 500mA 150mА 250mА

RS232-Standard. Pinbelegung des seriellen Ports


RS-232 ist ein Standard-Kommunikationsprotokoll, das von seriellen Schnittstellen zur Verbindung eines Computers und seiner Peripheriegeräte verwendet wird. Diese Norm beschreibt den Prozess des Datenaustauschs zwischen einem Telekommunikationsgerät wie einem Modem und einem Computerendgerät. Der RS-232-Standard definiert die elektrischen Eigenschaften von Signalen, ihren Zweck, ihre Dauer sowie die Größe der Steckverbinder und deren Pinbelegung.

Es sollte auch beachtet werden Der RS-232-Standard ist das Protokoll der physikalischen Ebene und definiert nicht die Transportprotokolle, die für die Datenübertragung verwendet werden. Die Transportprotokolle können abhängig von den verwendeten Kommunikationsgeräten und der verwendeten Software variieren.

Typen von seriellen Anschlüssen in einem Computer.


Die meisten Computer, bei denen Sie immer noch eine serielle Schnittstelle finden, verfügen über einen 9-poligen DB-9-Stecker. Der DB-9-Anschluss befindet sich normalerweise auf der Hauptplatine des PCs. Bei älteren Computern kann er jedoch auf einer speziellen Mehrfachkarte in den Erweiterungssteckplatz eingesetzt werden. Die ältere Version eines seriellen Steckers ist der 25-polige DB-25.

Im Gegensatz zur parallelen Schnittstelle sind die Anschlüsse auf beiden Seiten eines seriellen Kabels identisch. Neben den Datenübertragungsleitungen enthält ein serieller Port mehrere Dienstleitungen, über die Steuerinformationen zwischen dem Endgerät (Computer) und dem Telekommunikationsgerät (Modem) übertragen werden können. Obwohl theoretisch nur drei Leitungen ausreichen, damit eine serielle Schnittstelle funktionieren kann: Daten empfangen, Daten übertragen und Ground, hat die Praxis gezeigt, dass die Anwesenheit der Dienstleitungen die Kommunikation effizienter, zuverlässiger und schneller macht.

Die Pinbelegung des DB9-Steckers gemäß RS-232-Standard und seine Übereinstimmung mit den DB-25-Steckerstiften

DB-9 Pin-Nummer Signalbeschreibung DB-25 Pin-Nummer
1 (DCD) Data Carrier Detect 8
2 (TxD) Transmitted Data 2
3 (RxD) Receive Data 3
4 (DTR) Data Terminal Ready 20
5 (Gnd) Ground 7
6 (DSR) Data Set Ready 6
7 (RTS) Request To Send 4
8 (CTS) Clear To Send 5
9 (RI) Ring Indicator 22
Signale für serielle Anschlüsse und Pin-Zuweisungen

GND - Ground, die zweite (gemeinsame) Leitung für alle Signale. (Signale werden immer über zwei Drähte übertragen).

TxD - Transmitted Data, ein asynchroner Kanal zum Senden serieller Daten.

RxD - Received Data, ein asynchroner Kanal zum Empfangen serieller Daten.

RTS- Request To Send, ein Steuersignal, das besagt, dass der Computer Daten über den TxD-Kanal an das Endgerät sendet.

DTR - Data Terminal Ready, ein Steuersignal, das besagt, dass der Computer (Terminal) zur Kommunikation mit dem Endgerät bereit ist.

CTS - Clear To Send, ein Steuersignal, das anzeigt, dass das Endgerät bereit ist, Daten vom Terminal über den TxD-Kanal zu empfangen. Normalerweise wird dieses Signal vom Endgerät gesetzt, nachdem es das Signal RTS = True (Transfer Request) vom Computer empfangen hat und bereit ist, Daten zu empfangen. Wenn das Endgerät das Signal CTS = True nicht setzt, startet die Übertragung über den TxD-Kanal nicht. Dieses Signal wird zur Hardware-Flusskontrolle verwendet.

DSR - Data Set Ready, ein Steuersignal, das besagt, dass das Endgerät alle Einstellungen abgeschlossen hat und bereit ist, Daten vom Computer zu senden und zu empfangen.

DCD - Data Carrier Detected, ein Steuersignal, das den Computer (Terminal) über die Erkennung eines anderen Terminals informiert, das heißt, das Endgerät, beispielsweise ein Modem, hat ein anderes Modem erkannt, das den Datenaustausch zwischen den Terminals initialisieren möchte. Das Modem setzt ein DCD = True-Signal, das am Eingang des Computers (Terminal) erkannt wird. Wenn das Terminal zum Datenaustausch bereit ist, sollte es seine Bereitschaft anzeigen, indem ein DTR = True-Signal gesetzt wird. Danach beginnt der Datenaustausch zwischen den beiden Terminals.

RI - Ring Indicator, ein Signal, das dem Computer (Terminal) „signalisiert“, dass das Endgerät ein Rufsignal empfängt.

So testen Sie den COM-Anschluss an einem Computer


Es ist häufig erforderlich, einen COM-Port zu öffnen, wenn Sie einen Computer reparieren oder Diagnosen durchführen. Es kann auch erforderlich sein zu prüfen, ob Ihre serielle Schnittstelle funktioniert. Ein Element zu brennen ist sehr einfach. Meist werden COM-Ports beschädigt, wenn Benutzer Geräte falsch trennen.

Die einfachste Möglichkeit, die Funktionsfähigkeit einer COM-Schnittstelle zu überprüfen, besteht darin, eine Maus daran anzuschließen. Dadurch erhalten Sie jedoch kein vollständiges Bild, da der Manipulator nur die Hälfte der acht verfügbaren Signalleitungen verwendet. Nur mit einer dedizierten COM-Port-Sniffer-Software (e.g. Serial Port Monitor) Sie können einen seriellen Port gründlich testen. Die Liste der besten seriellen Daten-Sniffer finden Sie in unserem neuer Führer. Es deckt sowohl COM-Port-Sniffer-Lösungen für Software als auch Hardware ab und zeigt die klaren Vorteile auf, die Sie mit der einen oder anderen Lösung erzielen.

Fazit


Derzeit ist der serielle Anschluss kein weit verbreitetes Mittel zur Eingabe/Ausgabe von Informationen. Da es jedoch eine Vielzahl von COM-basierten Geräten gibt, vor allem Telekommunikationsgeräte, und dank einiger Vorteile des seriellen RS-232-Datenübertragungsprotokolls, ist die serielle Schnittstelle in vielen Lebensbereichen immer noch stark.

Virtual Serial Port Driver

Anforderungen: Windows (32 Bit und 64 Bit): XP(nur Standard)/2003(nur Standard)/2008/ Vista/7/8/10, Windows Server 2012, Windows Server 2016 , 5.46MB size
Version 9.0.567 (der 5. Aug, 2017) Versionshinweise
Categorie: CommunicationApplication