Guida esaustiva alla specifica della porta seriale


Assieme alla porta parallela, la porta COM, o porta seriale, è una delle interfacce tradizionali di ingresso ed uscita per computer, che possono ancora essere trovate su sistemi di vendita, su alcuni apparati medici, su degli strumenti da laboratorio e altri vecchi dispositivi. Sebbene nei computer moderni la porta COM sia di uso limitato, le informazioni a riguardo potrebbero essere utili a molti utenti.

Contenuti


  1. Cos'è una porta seriale?
  2. Cos'è una porta COM virtuale?
  3. Port seriale vs porta parallela
  4. Per cosa viene usata 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. Piedinatura della porta seriale.
  9. Tipi di connettori seriali
  10. Come collaudare le porte COM su un computer

Cos'è una porta seriale?


Porta seriale

Una porta COM è un'interfaccia seriale bidirezionale che permette l'invio e la ricezione dei dati bit per bit.

La porta seriale è comparsa tempo prima dei personal computers con architettura IBM. Sulle prime macchine, la porta COM veniva usata per connettere le periferiche. Tuttavia il suo ambito applicativo era in qualche modo diverso da quello della porta parallela. Se la parallela veniva principalmente usata per connettere le stampanti, la porta COM (abbreviativo di comunicazione) veniva spesso usata per lavorare con i dispositivi di comunciazione come i modems. Ma anche un mouse seriale come altre periferiche possono interagire con un computer tramite interfaccia seriale.

Oggi le comunicazioni su porta seriale non sono comuni come una volta. Una porta COM è stata sostituita da USB - un metodo più moderno che non richiede conoscenze specifiche per la sua implementazione. Tuttavia, i moderni standard di compatibilità tra le apparecchiature seriali con il loro programma di controllo, sono stati formati per diverso tempo attorno al concetto di porte COM, che ora vengono viste come arcaiche.

Ciò è dovuto al fatto che inizialmente quasi tutte le apparecchiature, ricevitori GPS inclusi, erano esterne e la connessione al computer veniva stabilita con un cavo seriale collegato a una delle porte meccaniche del PC. Per dover 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 vengono equipaggiati con porte USB anziché con le interfacce COM. Inoltre, i ricevitori GPS sono gradualmente inseriti all'interno dei dispositivi, il che significa che la connessione via cavo non è più efficiente.

Cosa è una virtual COM port?


Una porta seriale virtuale è uno speciale pacchetto programmatico che emula un'interfaccia COM fisica nel programma, che ti permette di aggiungere delle porte seriali al PC senza usare dispositivi fisici aggiuntivi 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 programmi dedicati (es. Virtual Serial Port Driver, Virtual Serial Over Ethernet, etc.), un dispositivo seriale remoto può venire emulato sul tuo PC locale in maniera tale che tu possa comunicarci come se fosse connesso direttamente alla tua macchina.

In questo caso, le periferiche seriali remote sono accessibili attraverso una porta COM virtuale creata nel tuo sistema locale da un'applicazione specializzata. E tutte le applicazioni seriali comunicanti con una periferica remota su una porta seriale virtuale, riconoscono l'interfaccia come una fisica.

Questo rende possibile la sicurezza di compatibilità tra programma seriale classico ed equipaggiamento moderno.

Per quanto riguarda il modo di gestione delle tue porte COM, non cambia significativamente. Gli utenti devono ancora configurare le porte come farebbero con una porta seriale fisica. Ad ogni modo, una porta COM moderna non è più un'interfaccia ingombrante posta sul pannello posteriore dell'unità di sistema ma una soluzione programmatica totalmente completa.

Porta seriale vs porta parallela


Le interfacce seriali e parallele sono due tipi diversi di porte per computers. In contrasto ad una porta parallela (LPT), una porta seriale trasmette i dati bit per bit su una linea unica piuttosto che su diverse linee alla volta. Le sequenze di bits vengono raggruppate in una serie di dati con inzianti un bit di avvio e concludenti con un bit di arresto. Da qui il nome "porta seriale".

Porta seriale vs porta parallela

Una porta seriale ha due linee tramite le quali vengono trasmessi i dati attuali. Queste sono le linee per il trasferimento dei dati dal terminale (PC) al dispositivo di comunicazione e viceversa. In aggiunta, ci sono diverse linee di controllo. Per funzionare adeguatamente, le porte seriali si affidano ad un chip di controllo specifico chiamato Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) che supporta un tasso di trasferimento dati molto alto, raggiungendo i 115,000 baud (bit/s). (Tuttavia, vale la pena notare che il trasferimento dei dati effettivo dipende dalle caratteristiche di entrambi i dispositivi di comunicazione). In aggiunta, il controller UART converte il codice parallelo in seriale e vice versa.

Le porte seriali usano segnali elettrici con voltaggio relativamente alto: fino a +15 V e -15 V. Il livello di zero logico di una porta seriale è di +12 V, e quello logico è -12 V. Un tale calo voltaggio assicura un'alta immunità al disturbo. D'altra parte, gli alti voltaggi usati dalle porte seriali richiedono soluzioni circuitali complesse.

Dove vengono usate le porte seriali


Come già sappiamo, lo scopo d'uso di una porta COM è stato ridotto a causa dell'introduzione di una interfaccia più veloce e compatta ed a proposito, anch'essa seriale, quella USB. I modem esterni disegnati per la connessione ad una porta COM, come per i mouse COM, sono quasi fuori dall'uso comune. E raramente, pochi connetteranno due computer con un cavo null modem.

Ad ogni modo, un ampio numero di dispositivi specializzati, inclusi scansionatori di codici a barre, telecamere di sorveglianza, equipaggiamento industriale, ancora si affidano ad una porta seriale per connettersi al computer. Puoi trovare anche le interfacce COM su molte schede madri. Pertanto, con un vasto numero di dispositivi e programmi per esso sviluppati, il protocollo RS232 è qui per rimaneree. Confrontato con l'USB, una porta COM ha un vantaggio importante: - la porta RS-232 con standard 9600bps viaggia su 15 metri di cavo schermato, mentre l'USB è di solito limitata a 5.

I parametri principali delle porte COMs


Una porta COM ha le seguenti funzioni predefinite:

  • 'indirizzo della porta I/O di base;
  • Numero IRQ (d'interruzione);
  • La dimensione di un blocco d'informazione;
  • La velocità di trasferimento dei dati;
  • Modalità di rilevamento di parità;
  • Metodo del controllo del flusso;
  • Il numero di bits d'interruzione.

Quali sono i vantaggi della trasmissione dei dati seriale?


  • La comunicazione seriale richiede meno numero di fili conduttori, pertanto riduce il costo dell'interfaccia.
  • Supporta lunghe distanze per la trasmissione dei dati.
  • Usa un minor numero di fili, spesso solo uno, questo porta ad un'interfaccia semplice tra dispositivi trasmittenti e riceventi o IC.
  • I protocolli seriali sono facili da implementare.

Tipi di porte seriali


Ci sono diversi tipi di interfacce di comunicazione dati, ognuna delle quali è disegnata per applicazioni specifiche basate sul pacchetto di parametri richiesto e sulla struttura del protocollo. Le interfacce dei 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 Transmitter
1 Receiver
5 Transmitters
10 Receivers for 1 Transmitter
32 Transmitters
32 Receivers
Tipo di protocollo duplex duplex half duplex
Lunghezza max cavo ~ 15.25 meters at 19.2 Kbps ~ 1220 meters at 100 Kbps ~ 1220 meters at 100 Kbps
Velocità di trasferimento max dei dati 19.2Kbps for 15 meters 10Mbps for 15 meters 10Mbps for 15 meters
Segnale unbalanced balanced balanced
Voltaggio Min d'ingresso +/- 3V 0.2V differential 0.2V differential
Corrente d'uscita 500mA 150mА 250mА

Standard RS232.
Piedinatura della porta seriale


RS-232 è un protocollo di comunicazione standard usato dalle porte seriali per il collegamento di un computer alle sue periferiche. Questo standard descrive il processo di scambio dei dati tra un dispositivo di telecomunicazioni, come un modem ed un computer terminale. Lo standard RS-232 definische le caratteristiche elettriche dei segnali, il loro scopo, la loro durata cosi come la dimensione dei connettori e della piedinatura.

Va inoltre notato che lo standard RS-232 è il protocollo del livello fisico e non definisce i protocolli di trasporto, che verranno usati per la trasmissione dei dati. I protocolli di trasporto possono variera a dipesa dell'equipaggiamento di comunicazione ed il programma usato.

Tipi di connettori seriali in un computer.


La maggior parte dei computers dove puoi ancora trovare una porta seriale hanno un connettore maschio DB-9 a 9 pin. Il connettore DB-9 è di solito posto sulla scheda madre del PC. sebbene su computer più vecchi può stare su speciali schede multiple inserite nell'alloggio d'espansione. La versione vecchia di un connettore seriale è DB-25 a 25-pin.

In contrasto alla porta parallela, i connettori su entrambi i lati di un cavo seriale sono identici. In aggiunta alle linee di trasmissione dei dati, una porta seriale contiene diverse linee di servizio tramite le quali alcune controllano l'informazione trasmissibile tra il terminale (computer) ed il dispositivo di telecomunicazioni (modem). Sebbene in teoria, solo tre linee sono sufficienti per far funzionare una porta: Receive Data, Transmit Data e Ground, la pratica ha mostrato che la presenza delle linee di servizio rendono la comunicazione più efficiente, affidabile e più veloce.

La piedinatura del connettore DB9 in base allo standard RS-232 e la sua corrispondenza con i pin del connettore DB-25:

Numero pin DB-9 Descrizione del segnale Numero pin DB-25
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 della porta seriale ed assegnazione dei piedini

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 a comunicare con il dispositivo finale.

CTS - Clear To Send, un segnale di controllo che indica che il dispositivo finale è pronto nel ricevere i dati dal terminale tramite il canale TxD. Di solito, questo segnale è impostato dal dispositivo finale, dopo che riceve il segnale RTS=Vero (richiesta di trasferimento) dal computer ed è pronto a ricevere i dati. Se il dispositivo finale non imposta il segnale CTS=Vero, la trasmissione tramite il canale TxD non partirà. Questo segnale viene usato per il controllo del flusso meccanico.

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

DCD - Data Carrier Detected, un segnale di controllo che informa il computer (terminale) circa il rilevamento di un altro terminale, ossia il dispositivo finale, ad esempio un modem che rileva un altro modem il quale vuole inizializzare lo scambio dei dati tra i terminali. Il modem imposta un segnale DCD=Vero, il quale è rilevato all'ingresso del computer. Se il terminale è pronto per lo scambio dei dati, dovrebbe indicare la sua dsponibilità impostando un segnale DTR=Vero, dopo cui inizierà lo scambio dei dati tra i due terminali.

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

Come collaudare una porta COM
su un computer


C'è spesso la necessità di aprire una porta COM quando stai riparando un computer o eseguendo delle diagnostiche. Inoltre, può essere necessario controllare se la tua porta seriale stia funzionando o meno. Bruciare un elemento è molto semplice. Il più delle volte le porte COM si danneggiano quando gli utenti disconnettono i dispositivi incorrettamente.

Il metodo più semplice per controllare l'operatività di un'interfaccia COM è di connetterla ad un mouse. Tuttavia, questo non ti darà un'immagine completa, dal momento che il manipolatore usa solo la metà delle otto linee di segnale disponibili. Solo usando uno rilevatore software dedicato per la porta COM (e.g. Serial Port Monitor) avrai la capacità di collaudare a fondo una porta seriale. Cerca la lista dei migliori rilevatori di dati seriali nella nostra nuova guida . Compre sia la soluzione meccanica che programmatica di rilevazione della porta COM ed evidenzia i chiari benefici che avrai con una o l'altra soluzione.

Conclusione


Attualmente, la porta seriale non è un mezzo ampiamente utilizzato per l'ingresso ed uscita delle informazioni. Tuttavia, dal momento che c'è un ampio numero di dispositivi basati su COM, prima di tutto le attrezzature per le telecomunicazioni, e grazie ad alcuni vantaggi del protocollo di trasferimento di dati seriali RS-232, l'interfaccia seriale continua ad essere forte in molte sfere della vita della gente.

Virtual Serial Port Driver

Requisiti: Windows (32-bit e 64-bit): XP(solo Standard)/2003(solo Standard)/2008/ Vista/7/8/10, Windows Server 2012/2016/2019 , 5.5MB dimensione
Versione 9.0.575 (23 Magg, 2019) Note di rilascio
Categoria: Serial Port Software