COM-порт. Сопряжение устройств с ПК. Программирование

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

COM-порт или последовательный порт — это двунаправленный последовательный интерфейс, который обменивается данными в байтах. Изначально этот порт использовался для подключения терминала, затем для модема и мыши. Теперь его принято использовать для подключения ИБП, а также для связи с вычислительным оборудованием встроенных компьютерных систем.

Итак, прежде чем мы поговорим более подробно о том, что такое COM-порт, необходимо оглянуться назад, чтобы понять его значение. Буквально 15 лет назад был использован способ подключения устройств к компьютеру через специальный стандартный разъем, расположенный на задней панели системного блока, с помощью специального последовательного кабеля RS-232. У этого метода много недостатков. Такой кабель по современным меркам обеспечивает крайне низкую скорость передачи данных — около ста килобит в секунду. Кроме того, когда производилось физическое соединение разъемов, необходимо было отключить оборудование, а сами они были скреплены между собой саморезами, обеспечивающими надежность, при этом размеры их были немаловажными.

Применение

Как уже говорилось, уровни ЛС RS-232 отличаются от стандартных уровней ТТЛ. Следовательно, нам необходимо как-то преобразовывать величины напряжений. Т.е. сделать 5В из +15В и 0В из -15В (и наоборот). Один из способов (и, наверное, самый простой) – использование специальной микросхемы MAX232. Она проста в понимании и одновременно может преобразовывать два логических сигнала.

Ниже приведена схема её включения:

Думаю, трудностей быть не должно. Это один из вариантов использования этой микросхемы: передача данных с микроконтроллера на ЭВМ и наоборот. Передаваемый сигнал поступает на ножки TxIN с одной стороны и на RxIN с другой. Входные сигналы снимаются с TxOUT и RxOUT соответственно.

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.

Разъемы жесткого диска

В процессе развития компьютера HDD или хард диск поменял несколько спецификаций разъемов, для многих современных компьютерщиков, такие названия как IDE, SCSI и их модификации уже история. Размеры жесткого диска тоже значительно изменились, первые кирпичи, с которыми мне приходилось работать весили более килограмма!

SATA разъем — самый популярный в настоящее время, жесткие диски с таким интерфейсом стоят в компьютерах, ноутбуках, серверах, видеорегистраторах и др. компьютерной технике.

на материнской плате компьютера от 4 до 8 разъемов SATA. Через этот интерфейс подключаются не только жесткие диски. CD-ROM, DVD-ROM приводы его тоже используют.

MSATA разъем — Разновидность SATA разъема, задумана специально для твердотельных дисков (SSD), которые пришли на смену механическим жестким дискам. SSD диски с таким интерфейсом стоят в компьютерах, ноутбуках, серверах, видеорегистраторах и др. компьютерной технике.

Последовательный COM порт

В ПК может быть 4 порта: COM1 – COM4. Это устаревшие порты, они редко используются в современных ПК. К ним можно подключать:

• манипулятор мышь старой конструкции (с механическим шариком), называемая иногда мышь com порт,
• некоторые другие медленные устройства (например, приемник инфракрасных сигналов от пульта дистанционного управления).

Вообще, данные порты очень любят разработчики различных специальных устройств, подключаемых к ПК. В их число входят, например,

• медицинские приборы,
• приемники купюр
• и т.п.

Кроме того, внутренние модемы ПК, как правило, виртуально подключаются к COM портам. Виртуально – значит подключаются путем программных настроек, а не с помощью проводов и разъемов.

Что подключают через com порт

Через com порт ранее подключали модемы, мышки. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем, спутниковыми ресиверами, кассовыми аппаратами, 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 перекачки файлов с одного компьютера на другой, в UNIX для терминального доступа к другой машине, а в Windows (даже современной) — для отладчика уровня ядра.

Но в сетевом мире через com порт подключаются к консольному порту сетевых устройств (коммутаторов, роутеров, таких брендов как Cisco или Juniper)

Какая схема подключения к коммутаторам через последовательный порт. Есть переходники, например от фирмы st-lab На одном конце USB который вы подключаете к компьютеру, а второй это com порт.

Далее к ком порту подсоединяется вот такой шнурок, com порт, а с другой стороны LAN RJ45, и вся схема дает нам один большой шнурок USB to LAN.

2.8. Дополнительные USB-порты

2.2.8. Дополнительные USB-порты USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина. К USB подключаются многие устройства: USB-диски, цифровые фотокамеры, цифровые видеокамеры, принтеры, сканеры, модемы, даже есть USB-клавиатуры и USB-мыши.Понятно, что при таком разнообразии

Глава 10 Шины расширения: слоты и порты Шина-шина опа, шина-шина най… Некогда популярная песенка о компьютерах В предыдущих главах мы познакомились с различными внутренними и внешними компонентами компьютера. Теперь рассмотрим то, с помощью чего все эти компоненты

Внутренние порты персонального компьютера

Как уже было сказано выше, внутренние порты предназначены для подключения такой периферии, как накопители на жёстких дисках, CD и DVD-ROM, «карт-ридеры», дополнительные COM и USB порты и т. п. Находятся внутренние порты либо на материнской плате, либо на дополнительных платах расширения, устанавливаемых в системную шину.

IDE-порт

Ныне устаревший интерфейс для подключения старых моделей накопителей на жёстких дисках («винчестеров», HDD). После создания SATA-интерфейса, получил название PATA-интерфейса, или сокращённо – ATA. PATA – ParallelAdvanced Technology Attachment. Это параллельный интерфейс передачи данных для подключения накопителей был разработан в середине 1986 года знаменитой теперь компанией WesternDigital.

В зависимости от производителя, материнская плата может содержать от одного до четырёх IDE-каналов. Современные производители, как правило, оставляют всего один IDE-порт для совместимости, а в последнее время и он исключён из состава материнской платы, будучи полностью вытеснен современным интерфейсом SATA.

Скорость передачи данных в последней версии интерфейса EnhancedIDE может достигать — 150 Мбит/сек. Подключение устройств осуществляется при помощи IDE-кабеля, имеющего 40 или 80 жил для старого или нового типа интерфейса соответственно.

Как правило, при помощи одного кабеля можно подключить до двух устройств одновременно к одному порту IDE. В этом случае, при помощи перемычек на накопителях, определяющих «старшинство» устройств работающих в паре, выбирается режим работы – на одном устройстве – «мастер» (master), а для другого «подчинённый» (slave).

Подключать можно как однотипные устройства, например, два накопителя на жёстких дисках или два DVD-ROM, так и разные в любых сочетаниях – DVD-ROM и HDD или CD-ROM и DVD-ROM. Разъём для подключения значения не имеет, следует лишь обратить внимания, что два разъёма для подключения периферии смещены для удобства к одному из концов шлейфа.

Следует также иметь в виду, что подключив «быстрое» устройство, рассчитанное на 80-ти жильный кабель при помощи старого 40-ка жильного кабеля, вы сильно снизите скорость обмена. Кроме этого, если одно из устройств в паре имеет старый (медленный) интерфейс ATA, то скорость передачи данных в этом случае будет определяться именно скоростью работ этого устройства.

При наличии двух портов IDE и двух накопителей внутри ПК, для увеличения скорости обмена данными необходимо подключать каждый накопитель на отдельный порт IDE.

SATA-порт

Этот интерфейс является развитием своего предшественника интерфейса IDE, с той лишь разницей, что в отличие от своего «старшего товарища» он является не параллельным, а последовательным интерфейсом. SATA – SerialATA.

Конструктивно он имеет всего семь проводников для своей работы и намного меньшую площадь как самого разъёма, так и связующего кабеля.

Скорость передачи данных у этого интерфейса значительно выше устаревшего IDE и в зависимости от версии SATA составляет:

1. SATARev. 1.0 – до 1.5 Гбит/сек;
2. SATARev. 2.0 – до 3 Гбит/сек;
3. SATARev. 3.0 – до 6 Гбит/сек.

Так же, как и IDE-интерфейс шнур для подключения устройств «универсален» — разъёмы одинаковы с обеих сторон, но в отличие от «собрата» теперь при помощи одного SATA-кабеля можно подключить лишь одно устройство к одному SATA-порту.

Но вряд ли стоит огорчаться по этому поводу. Производители позаботились о том, чтобы количество портов было достаточным для самых разных применений, устанавливая на одну материнскую плату до 8 портов SATA. Разъем SATA-порта третьей ревизии, как правило, имеет ярко-красный цвет.

Дополнительные порты

Большинство материнских плат оборудуется производителями дополнительным количеством портов USB, а иногда и ещё одним, дополнительным COM-портом.

Сделано это для удобства пользователя. Большинство современных корпусов настольных ПК имеют Usb-разъёмы, установленные на передней панели для комфортного подключения внешних накопителей. В этом случае не нужно тянуться к задней стенке системного блока и «попадать» в Usb-разъём, который выведен на заднюю панель.

Такой разъем на передней панели и подключается к дополнительному USB-порту установленному на материнской плате. Кроме всего прочего, выведенных на заднюю панель интерфейсов USB может попросту не хватать, в виду большого количества устройств периферии, в этом случае можно приобрести дополнительную планку с разъёмами USB и подключить их к дополнительным портам.

Все вышесказанное относится и к другим портам, установленным на материнской плате. Например, последовательный порт COM или FireWireIEEE1394 может попросту не выводиться на заднюю панель персонального компьютера, однако на материнской плате он в то же время присутствует. В этом случае достаточно купить соответствующий шлейф и вывести его наружу.

Системные шины PCI, PCIExpress (PCIex 1, PCIex 16)

Назвать портами данные разъёмы будет технически неверно, хотя метод подключения к ним дополнительных плат всё-таки чем-то схож с другими привычными портами. Принцип тот же – воткнул и включил. Система в большинстве случаев сама найдёт устройство и запросит (или установит автоматически) для него драйвера.

В такие шины устанавливаются, например, внешняя графическая карта, звуковая карта, внутренний модем, плата видеоввода, другие дополнительные платы расширения, которые позволяют ПК расширить свои функциями и возможностями.

Шины PCI и PCIe несовместимы друг с другом, поэтому прежде чем приобрести себе плату расширения необходимо уточнить – какие системные шины установлены на материнской плате вашего ПК.

PCIex 1 и PCIex 16 – это современная реализация более старой шины PCI разработанной в 1991 году. Но в отличие от своей предшественницы, она является последовательной шиной, а кроме этого все шины PCIe соединены по топологии «звезда», в то время как старая шина PCI соединялась параллельно друг другу. Кроме этого, новая шина обладает такими преимуществами, как:

1. Возможность горячей замены плат;
2. Полоса пропускания имеет гарантированные параметры;
3. Контроль целостности данных при приёме и передачи;
4. Управляемое энергопотребление.

Различаются шины PCI Express количеством проводников подводимых к слоту, при помощи которых осуществляется обмен данными с установленным устройством (PCIex 1, PCIex2, PCIex 4, PCIex 8, PCIex 16, PCIex 32). Максимальная скорость передачи данных может достигать — 16 Гбит/сек.