Guia abrangente da especificação da porta serial


Juntamente com a porta paralela, a porta COM, ou porta serial, é uma das interfaces de E / S tradicionais do computador que ainda podem ser encontradas em sistemas POS, alguns equipamentos médicos, instrumentos de laboratório e outros hardwares antigos. Embora em computadores modernos a porta COM seja de uso limitado, informações sobre ela podem ser úteis para muitos usuários.

Conteúdo

  1. O que é uma porta serial?
  2. O que é uma porta COM virtual?
  3. Porta serial vs porta paralela
  4. Para que é usada uma porta COM?
  5. Parâmetros da porta COM
  6. Quais são as vantagens da transmissão serial de dados?
  7. Tipos de portas seriais
  8. Padrão RS232. Pinagem da porta serial.
  9. Tipos de conectores seriais
  10. Como testar portas COM em um computador

O que é uma porta serial?


Serial Port

Uma porta COM é uma interface serial bidirecional que permite enviar e receber dados bit a bit.

A porta serial apareceu muito antes da introdução dos computadores pessoais da arquitetura IBM. Nas primeiras máquinas, a porta COM era usada para conectar dispositivos periféricos . No entanto, seu escopo de aplicação era um pouco diferente do da porta paralela. Se a porta paralela foi usada principalmente para conectar impressoras, a porta COM (a propósito, COM é a abreviação de comunicação) geralmente funcionava com dispositivos de telecomunicações, como modems. No entanto, um mouse serial e outros dispositivos periféricos também podem interagir com um computador por meio de uma interface serial.

Hoje, as comunicações por porta serial não são tão comuns como eram antes. Uma porta COM foi substituída por USB - um método mais moderno que não requer conhecimento especial para implementação. No entanto, padrões modernos de compatibilidade entre o equipamento serial e seu software de controle são formados há algum tempo em torno do conceito de portas COM, que agora são vistas como arcaicas.

Isso se deve ao fato de que inicialmente quase todos os equipamentos, incluindo receptores GPS, eram externos e sua conexão ao computador foi estabelecida por meio de um cabo serial conectado a uma das portas de hardware do PC. Para configurar a comunicação serial, o usuário precisava especificar um número de porta correto e a velocidade da transmissão de dados.

Agora, a maioria dos computadores modernos está equipada com portas USB em vez de interfaces COM. Além disso, os receptores GPS foram cada vez mais instalados dentro dos dispositivos, o que significa que a conexão do cabo não é mais eficiente.

O que é uma porta COM virtual?


Uma porta serial virtual é um pacote de software especial que emula uma interface COM física no software, que permite adicionar portas seriais ao seu PC sem usar hardware físico adicional, como placas de expansão, etc. Uma porta COM virtual é uma solução se houver uma falta. de portas seriais reais no seu sistema.

Virtual Serial Port

Agora, graças a algum software dedicado (por exemplo, Virtual Serial Port Driver, Virtual Serial Over Ethernet, etc.), um dispositivo serial remoto pode ser emulado no seu PC local de forma que você possa se comunicar com ele como se estivesse conectado diretamente à sua máquina.

Nesse caso, os periféricos seriais remotos são acessados através de uma porta COM virtual criada em seu sistema local por um aplicativo especializado. E todos os aplicativos seriais que se comunicam com um periférico remoto por uma porta serial virtual reconhecem a interface como hardware.

Isso possibilita garantir a compatibilidade entre o software serial herdado e os equipamentos modernos.

Quanto à maneira como você gerencia suas portas COM, isso não muda significativamente. Os usuários ainda precisam fazer as configurações da porta, como fariam com uma porta serial física. No entanto, uma porta COM moderna não é mais uma interface volumosa localizada no painel traseiro da unidade de sistema, mas uma solução completamente de software.

Porta serial vs porta paralela


Interfaces seriais e paralelas são dois tipos diferentes de portas de computador. Ao contrário de uma porta paralela (LPT), uma porta serial transmite dados bit por bit em uma única linha em vez de várias linhas por vez. As sequências de bits são agrupadas em séries de dados, começando com um bit inicial e terminando com um bit final. Portanto, o nome "porta serial".

Porta serial vs porta paralela

Uma porta serial possui duas linhas através das quais os dados reais são transmitidos. São as linhas de transferência de dados do terminal (PC) para o dispositivo de comunicação e vice-versa. Além disso, existem várias linhas de controle. Para funcionar corretamente, as portas seriais contam com um chip controlador especial, o Receptor / Transmissor Assíncrono Universal, (UART) que suporta uma taxa de transferência de dados relativamente alta, atingindo 115.000 baud (bit / s). (No entanto, é importante notar que a velocidade real de transferência de dados depende das características de ambos os dispositivos de comunicação). Além disso, o controlador UART converte código paralelo em serial e vice-versa.

As portas seriais usam sinais elétricos de tensão relativamente alta: até +15 V e -15 V. O nível lógico zero de uma porta serial é +12 V e o lógico é -12 V. Uma queda de tensão tão grande garante uma alta imunidade a ruídos. Por outro lado, as altas tensões usadas pelas portas seriais requerem soluções de circuitos complexas.

Onde portas seriais são usadas


Como já sabemos, o escopo de uso de uma porta COM foi reduzido devido à introdução de uma interface USB mais rápida e compacta e, a propósito, também serial,. Modems externos projetados para conexão a uma porta COM, assim como ratos COM, estão quase fora de uso. E raramente alguém liga dois computadores com um cabo de modem nulo.

No entanto, um grande número de dispositivos especializados, incluindo vários leitores de código de barras, câmeras de vigilância e equipamentos industriais, ainda depende de uma porta serial para se conectar ao computador. Você também pode encontrar interfaces COM em muitas placas-mãe. Portanto, com um grande número de soluções acessíveis de hardware e software desenvolvidas para isso, o protocolo RS232 chegou para ficar. Comparada ao USB, uma porta COM tem uma vantagem importante - a porta 9600bps padrão RS-232 dirige 15 metros de cabo blindado, enquanto o comprimento de um cabo USB geralmente é limitado a 5 metros.

Os principais parâmetros das portas COM


Uma porta COM possui os seguintes recursos padrão:

  • O endereço da porta de E / S base;
  • Número de IRQ (interrupção);
  • O tamanho de um bloco de informações;
  • A taxa de transferência de dados;
  • Modo de detecção de paridade;
  • Método de controle de fluxo;
  • O número de bits de parada.

Quais são as vantagens da transmissão serial de dados?


  • A comunicação serial requer menor número de fios condutores e, portanto, reduz o custo da interface.
  • Ele suporta transmissão de dados de longa distância.
  • Ele usa menos número de fios, geralmente apenas um, isso leva a uma interface simples entre dispositivos de transmissão e recepção ou ICs.
  • Protocolos seriais são fáceis de implementar.

Tipos de portas seriais


Existem vários tipos de interfaces de comunicação de dados, cada uma delas projetada para aplicativos específicos com base no conjunto de parâmetros e na estrutura de protocolos necessários. As interfaces de dados seriais incluem CAN, RS-232, RS-485, RS-422, I2C, I2S, LIN, SPI, e SMBus, mas RS-232, RS-485 e RS-422 ainda são os mais confiáveis e comuns.

Interfaces RS-232 RS-422 RS-485
Número de dispositivos 1 Transmissor
1 Receptor
5 Transmissor
10 receptores para 1 transmissor
32 Transmissor
32 Receptor
Tipo de protocolo duplex duplex meio duplex
Comprimento máximo do cabo ~ 15,25 metros a 19,2 Kbps ~ 1220 metros a 100 Kbps ~ 1220 metros a 100 Kbps
Velocidade máxima de transferência de dados 19,2Kbps por 15 metros 10Mbps para 15 metros 10Mbps para 15 metros
Sinal desequilibrado equilibrado equilibrado
Tensão de entrada mínima +/- 3V Diferencial de 0.2V 0Diferencial de 0.2V
Corrente de saída 500mA 150mА 250mА

Padrão RS232. Pinagem da porta serial


RS-232 é um protocolo de comunicação padrão usado pelas portas seriais para conectar um computador e seu periférico. Esta norma descreve o processo de troca de dados entre um dispositivo de telecomunicações, como um modem e um terminal de computador. O padrão RS-232 define as características elétricas dos sinais, sua finalidade, duração, bem como o tamanho dos conectores e sua pinagem.

Também deve-se observar que o padrão RS-232 é o protocolo do nível físico e não define os protocolos de transporte que serão utilizados para a transmissão de dados. Os protocolos de transporte podem variar dependendo do equipamento de comunicação e do software usado.

Tipos de conectores seriais em um computador


A maioria dos computadores em que você ainda encontra uma porta serial possui um conector macho DB-9 de 9 pinos. O conector DB-9 geralmente está localizado na placa-mãe do PC, embora em computadores mais antigos possa estar em uma placa múltipla especial inserida no slot de expansão. A versão mais antiga de um conector serial é DB-25 de 25 pinos.

Ao contrário da porta paralela, os conectores nos dois lados de um cabo serial são idênticos. Além das linhas de transmissão de dados, uma porta serial contém várias linhas de serviço através das quais algumas informações de controle podem ser transmitidas entre o terminal (computador) e o dispositivo de telecomunicações (modem). Embora, teoricamente, apenas três linhas sejam suficientes para uma porta serial funcionar: receber dados, transmitir dados e aterrar, a prática mostrou que a presença das linhas de serviço torna a comunicação mais eficiente, confiável e mais rápida.

A pinagem do conector DB9 de acordo com o padrão RS-232 e sua correspondência com os pinos do conector DB-25:

DB-9 Número do pino Descrição do sinal DB-25 Número do pino
1 (DCD) Detecção de portadora de dados 8
2 (TxD) Dados transmitidos 2
3 (RxD) Receber dados 3
4 (DTR) Pronto para terminal de dados 20
5 (Gnd) Terra 7
6 (DSR) Pronto para conjunto de dados 6
7 (RTS) Solicitação de envio 4
8 (CTS) Limpar para enviar 5
9 (RI) Indicador de toque 22
Sinais de porta serial e atribuições de pinos

GND - Aterramento, o segundo fio (comum) para todos os sinais. (Os sinais são sempre transmitidos através de dois fios).

TxD - Dados transmitidos, um canal assíncrono para enviar dados seriais.

RxD - Dados recebidos, um canal assíncrono para receber dados seriais.

RTS- Solicitar envio, um sinal de controle que informa que o computador possui dados para enviar pelo canal TxD ao dispositivo final.

DTR - Pronto para terminal de dados, um sinal de controle que informa que o computador (terminal) está pronto para se comunicar com o dispositivo final.

CTS - Limpar para enviar, um sinal de controle que indica que o dispositivo final está pronto para receber dados do terminal via canal TxD. Normalmente, esse sinal é definido pelo dispositivo final após receber o sinal RTS = True (solicitação de transferência) do computador e está pronto para receber dados. Se o dispositivo final não definir o sinal CTS = True, a transmissão pelo canal TxD não será iniciada. Este sinal é usado para controle de fluxo de hardware.

DSR - Pronto para conjunto de dados, um sinal de controle que indica que o dispositivo final concluiu todas as configurações e está pronto para começar a enviar e receber dados do computador.

DCD - Portadora de dados detectada, um sinal de controle que informa o computador (terminal) sobre a detecção de outro terminal, ou seja, o dispositivo final, por exemplo, um modem, detectou outro modem que deseja inicializar a troca de dados entre os terminais. O modem define um sinal DCD = True, que é detectado na entrada do computador (terminal). Se o terminal estiver pronto para a troca de dados, deverá indicar sua prontidão configurando um sinal DTR = True, após o qual a troca de dados entre os dois terminais começará.

RI - Indicador de toque, um sinal que "informa" ao computador (terminal) que o dispositivo final está recebendo um sinal de chamada.

Como testar a porta COM em um computador


Geralmente, é necessário abrir uma porta COM quando você está reparando um computador ou executando diagnósticos. Além disso, pode ser necessário verificar se sua porta serial está funcionando. Gravar um elemento é muito simples. Na maioria das vezes, as portas COM são danificadas quando os usuários desconectam os dispositivos incorretamente.

A maneira mais simples de verificar a operacionalidade de uma interface COM é conectar um mouse a ela. No entanto, isso não fornecerá uma imagem completa, pois o manipulador usa apenas metade das oito linhas de sinal disponíveis. Somente usando um software sniffer de porta COM dedicado (por exemplo, Serial Port Monitor) você poderá testar minuciosamente uma porta serial. Encontre a lista dos melhores sniffers de dados seriais em nosso novo guia. Ele abrange soluções de sniffer de porta COM de software e hardware e destaca os benefícios claros que você obtém com uma ou outra solução.

Conclusão


Atualmente, a porta serial não é um meio amplamente utilizado para entrada / saída de informações. No entanto, como existe um grande número de dispositivos baseados em COM, em primeiro lugar, equipamentos de telecomunicações e, graças a algumas vantagens do protocolo de transferência de dados serial RS-232, a interface serial ainda está forte em muitas esferas da vida das pessoas.

small logo Virtual Serial Port Driver
#1 at Serial Port Software
Virtual Serial Port Driver
Crie pares de portas COM virtuais no Windows
5 classificação (Learn more)
Get a download link for your desktop
Submit your email address to get a link for quick download on your desktop and get started!
or