Guida completa alla specifica della porta seriale

Olga Weis

Insieme alla porta parallela, la porta COM, o porta seriale, è una delle tradizionali interfacce di I / O per computer che possono ancora essere trovate su sistemi POS, alcune apparecchiature mediche, strumenti da laboratorio e altri vecchi hardware. Sebbene nei computer moderni la porta COM sia di uso limitato, le informazioni a riguardo potrebbero essere utili a molti utenti.

Contenuto


  1. Cos'è una porta seriale?
  2. Cos'è una porta COM virtuale?
  3. Porta seriale vs porta parallela
  4. A cosa serve una porta COM?
  5. Parametri della porta COM
  6. Quali sono i vantaggi della trasmissione seriale dei dati?
  7. Tipi di porte seriali
  8. RS232 standard. Pinout della porta seriale.
  9. Tipi di connettori seriali
  10. Come testare le porte COM su un computer

Cos'è una porta seriale?


Porta seriale

Una porta COM è un'interfaccia seriale bidirezionale che consente di inviare e ricevere dati bit per bit.

La porta seriale apparve molto prima che i personal computer dell'architettura IBM venissero introdotti. Sulle prime macchine, la porta COM è stata utilizzata per la connessione peripheral devices. Tuttavia, il suo ambito di applicazione era leggermente diverso da quello del porta parallela. Se la porta parallela veniva utilizzata principalmente per collegare le stampanti, la porta COM (a proposito, COM è l'abbreviazione di comunicazione) di solito funzionava con dispositivi di telecomunicazione come i modem. Tuttavia, un mouse seriale e altre periferiche possono anche interagire con un computer tramite un'interfaccia seriale.

Oggi comunicazioni sulla porta seriale non sono così comuni come lo erano una volta. Una porta COM è stata sostituita da USB - un metodo più moderno che non richiede conoscenze speciali per l'implementazione. Tuttavia, i moderni standard di compatibilità tra le apparecchiature seriali e il suo software di controllo sono stati formati per un po 'di tempo attorno al concetto di porte COM che ora sono considerate arcaiche.

Ciò è dovuto al fatto che inizialmente quasi tutte le apparecchiature, inclusi i ricevitori GPS, erano esterne e la connessione al computer era stabilita tramite un cavo seriale collegato a una delle porte hardware del PC. Per impostare la comunicazione seriale, un utente doveva specificare un numero di porta corretto e la velocità di trasmissione dei dati.

Ora i computer più moderni sono dotati di porte USB invece di interfacce COM. Inoltre, i ricevitori GPS sono stati sempre più installati all'interno dei dispositivi, il che significa che la connessione via cavo non è più efficiente.

Cos'è una porta COM virtuale?


Una porta seriale virtuale è uno speciale pacchetto software che emula un'interfaccia COM fisica nel software, che consente di aggiungere porte seriali al PC senza utilizzare hardware fisico aggiuntivo come schede di espansione, ecc. Una porta COM virtuale è una soluzione se c'è una mancanza di porte seriali reali nel tuo sistema.

Virtual Serial Port

Ora, grazie ad alcuni software dedicati (e.g. Virtual Serial Port Driver, Serial to Ethernet Connector, etc.), un dispositivo seriale remoto può essere emulato sul PC locale in modo tale da poter comunicare con esso come se fosse collegato direttamente alla macchina.

In questo caso, le periferiche seriali remote sono accessibili tramite una porta COM virtuale creata nel sistema locale da un'app specializzata. E tutte le app seriali che comunicano con una periferica remota su una porta seriale virtuale riconoscono l'interfaccia come hardware.

Ciò rende possibile garantire la compatibilità tra il software seriale legacy e le attrezzature moderne.

Per quanto riguarda il modo in cui gestisci le tue porte COM, non cambia in modo significativo. Gli utenti devono ancora configurare le porte come farebbero con una porta seriale fisica. Tuttavia, una moderna porta COM non è più un'interfaccia ingombrante situata sul pannello posteriore dell'unità di sistema, ma una soluzione completamente software.

Porta seriale vs porta parallela


Le interfacce seriali e parallele sono due diversi tipi di porte del computer. A differenza di una porta parallela (LPT), una porta seriale trasmette dati bit per bit su una singola riga anziché su più righe alla volta. Le sequenze di bit sono raggruppate in serie di dati che iniziano con un bit di inizio e terminano con un bit di stop. Quindi, il nome "porta seriale".

Porta seriale vs porta parallela

Una porta seriale ha due linee attraverso le quali vengono trasmessi i dati reali. Sono le linee per il trasferimento dei dati dal terminale (PC) al dispositivo di comunicazione e viceversa. Inoltre, ci sono diverse linee di controllo. Per funzionare correttamente, le porte seriali si basano su uno speciale chip controller, il ricevitore / trasmettitore asincrono universale (UART) che supporta una velocità di trasferimento dati relativamente elevata, raggiungendo 115.000 baud (bit / s). (Tuttavia, vale la pena notare che la velocità effettiva di trasferimento dei dati dipende dalle caratteristiche di entrambi i dispositivi di comunicazione). Inoltre, il controller UART converte il codice parallelo in seriale e viceversa.

Le porte seriali usano segnali elettrici di tensione relativamente alta: fino a +15 V e -15 V. Il livello zero logico di una porta seriale è +12 V, e quello logico è -12 V. Una caduta di tensione così elevata assicura un alto immunità al rumore. D'altro canto, le alte tensioni utilizzate dalle porte seriali richiedono soluzioni circuitali complesse.

Dove vengono utilizzate le porte seriali


Come già sappiamo, l'ambito di utilizzo di una porta COM è stato ridotto grazie all'introduzione di un'interfaccia USB più veloce e più compatta e, a proposito, anche seriale. I modem esterni progettati per la connessione a una porta COM, così come i mouse COM, sono quasi inutilizzabili. E raramente chiunque connetterà due computer con un cavo null modem.

Tuttavia, un gran numero di dispositivi specializzati tra cui vari scanner di codici a barre, telecamere di sorveglianza, apparecchiature industriali si basano ancora su una porta seriale per la connessione al computer. È inoltre possibile trovare le interfacce COM su molte schede madri. Quindi, con un gran numero di soluzioni hardware e software accessibili, il protocollo RS232 è qui per rimanere. Rispetto all'USB, una porta COM ha un vantaggio importante: la porta RS-232 9600bps standard guiderà 15 metri di cavo schermato, mentre la lunghezza di un cavo USB è solitamente limitata a 5 metri.

I principali parametri delle porte COM


Una porta COM ha le seguenti caratteristiche standard:

  • L'indirizzo della porta I / O di base;
  • IRQ (interrupt) numero;
  • La dimensione di un blocco di informazioni;
  • La velocità di trasferimento dei dati;
  • Modalità di parity detection;
  • Metodo di controllo del flusso;
  • Il numero di bit di stop.

Quali sono i vantaggi della trasmissione seriale dei dati?


  • La comunicazione seriale richiede meno numero di fili conduttori, quindi riduce il costo dell'interfaccia.
  • Supporta la trasmissione di dati a lunga distanza.
  • Utilizza un numero inferiore di fili spesso solo uno, questo porta a un'interfaccia semplice tra dispositivi di trasmissione e ricezione o IC.
  • I protocolli seriali sono facili da implementare.

Tipi di porte seriali


Esistono diversi tipi di interfacce di comunicazione dati, ognuna delle quali è progettata per applicazioni specifiche basate sul set di parametri richiesto e sulla struttura del protocollo. Le interfacce dati seriali includono CAN, RS-232, RS-485, RS-422, I2C, I2S, LIN, SPI e SMBus, ma RS-232, RS-485 e RS-422 sono ancora le più affidabili e comuni.

Interfacce RS-232 RS-422 RS-485
Numero di dispositivi 1 Trasmettitore
1 Ricevitore
5 Trasmettitore
10 Ricevitori per 1 Trasmettitore
32 Trasmettitore
32 Ricevitori
Tipo di protocollo duplex duplex metà duplex
Lunghezza massima del cavo ~ 15,25 metri a 19,2 Kbps ~ 1220 metri a 100 Kbps ~ 1220 metri a 100 Kbps
Massima velocità di trasferimento dati 19,2 Kbps per 15 metri 10Mbps per 15 metri 10Mbps per 15 metri
Segnale squilibrato equilibrato equilibrato
Tensione di ingresso min +/- 3V 0.2V differenziale 0.2V differenziale
Corrente di uscita 500mA 150mА 250mА

RS232 standard. Pinout della porta seriale


RS-232 è un protocollo di comunicazione standard utilizzato dalle porte seriali per collegare un computer e la sua periferica. Questo standard descrive il processo di scambio di dati tra un dispositivo di telecomunicazione, come un modem e un terminale di computer. Lo standard RS-232 definisce le caratteristiche elettriche dei segnali, il loro scopo, la loro durata, nonché la dimensione dei connettori e il loro pinout.

Va inoltre notato che lo standard RS-232 è il protocollo del livello fisico e non definisce i protocolli di trasporto che verranno utilizzati per la trasmissione dei dati. I protocolli di trasporto possono variare in base all'apparecchiatura di comunicazione e al software utilizzato.

Tipi di connettori seriali in un computer.


La maggior parte dei computer in cui è ancora possibile trovare una porta seriale dispone di un connettore DB-9 maschio a 9 pin. Il connettore DB-9 si trova solitamente sulla scheda madre del PC, anche se nei computer più vecchi può essere inserito in una speciale multi-card inserita nello slot di espansione. La versione precedente di un connettore seriale è 25-pin DB-25.

A differenza della porta parallela, i connettori su entrambi i lati di un cavo seriale sono identici. Oltre alle linee di trasmissione dati, una porta seriale contiene diverse linee di servizio attraverso le quali è possibile trasmettere alcune informazioni di controllo tra il terminale (computer) e il dispositivo di telecomunicazione (modem). Sebbene, teoricamente, siano sufficienti solo tre righe per far funzionare una porta seriale: Receive Data, Transmit Data e Ground, la pratica ha dimostrato che la presenza delle linee di servizio rende la comunicazione più efficiente, affidabile e più veloce.

Il pinout del connettore DB9 secondo lo standard RS-232 e la sua corrispondenza con i pin del connettore DB-25:

DB-9 Numero pin Descrizione del segnale DB-25 Numero di pin
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
Segnali di porta seriale e assegnazioni di pin

GND - Terra, il secondo filo (comune) per tutti i segnali. (I segnali vengono sempre trasmessi tramite due fili).

TxD - Transmitted Data, un canale asincrono per l'invio di dati seriali.

RxD - Received Data, un canale asincrono per la ricezione di dati seriali.

RTS- Request To Send, un segnale di controllo che dice che il computer ha dati da inviare sul canale TxD al dispositivo finale.

DTR - Data Terminal Ready, un segnale di controllo che dice che il computer (terminale) è pronto per comunicare con il dispositivo finale.

CTS - Clear To Send, un segnale di controllo che indica che il dispositivo finale è pronto a ricevere dati dal terminale tramite il canale TxD. Solitamente, questo segnale viene impostato dal dispositivo finale dopo che riceve il segnale RTS = True (richiesta di trasferimento) dal computer ed è pronto a ricevere dati. Se il dispositivo finale non imposta il segnale CTS = True, la trasmissione sul canale TxD non verrà avviata. Questo segnale viene utilizzato per il controllo del flusso hardware.

DSR - Data Set Ready, un segnale di controllo che indica che il dispositivo finale ha completato tutte le impostazioni ed è pronto per iniziare a inviare e ricevere dati dal computer.

DCD - Data Carrier Detected, un segnale di controllo che informa il computer (terminale) sul rilevamento di un altro terminale, cioè il dispositivo finale, ad esempio un modem, ha rilevato un altro modem che desidera inizializzare lo scambio di dati tra i terminali. Il modem imposta un segnale DCD = True, che viene rilevato all'ingresso del computer (terminale). Se il terminale è pronto per lo scambio di dati, dovrebbe indicare che è pronto impostando un segnale DTR = True, dopo il quale inizierà lo scambio di dati tra i due terminali.

RI - Ring Indicator, un segnale che "comunica" al computer (terminale) che il dispositivo finale sta ricevendo un segnale di chiamata.

Come testare la porta COM su un computer


Spesso è necessario aprire una porta COM quando si ripara un computer o si esegue una diagnostica. Inoltre, potrebbe essere necessario verificare se la porta seriale funziona. Per masterizzare un elemento è molto semplice. Molto spesso le porte COM vengono danneggiate quando gli utenti disconnettono i dispositivi in modo errato.

Il modo più semplice per verificare l'operabilità di un'interfaccia COM è di collegare un mouse ad esso. Tuttavia, questo non ti darà un'immagine completa, dal momento che il manipolatore usa solo la metà delle otto linee di segnale disponibili. Solo utilizzando uno sniffer software dedicato per la porta COM (e.g. Serial Port Monitor) avrai la possibilità di testare a fondo una porta seriale. Trova l'elenco dei migliori sniffer di dati seriali nel nostro nuova guida. Copre entrambe le soluzioni di sniffer di porta COM del software e dell'hardware ed evidenzia i chiari vantaggi che si ottengono con l'una o l'altra soluzione.

Conclusione


Attualmente, la porta seriale non è un mezzo ampiamente utilizzato per l'input / output delle informazioni. Tuttavia, dal momento che esiste un gran numero di dispositivi basati su COM, in primo luogo attrezzature per le telecomunicazioni, e grazie ad alcuni vantaggi del protocollo di trasferimento dati seriale RS-232, l'interfaccia seriale continua ad essere forte in molte sfere della vita delle persone.

Virtual Serial Port Driver

Requisiti: Windows (32-bit e 64-bit): XP(solo Standard)/2003(solo Standard)/2008/ Vista/7/8/10, Windows Server 2012, Windows Server 2016 , 5.46MB Taglia
Versione 9.0.567 (5 Ag, 2017) Note di rilascio
Categoria: Serial Port Software