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.

Контроль USB-порта компьютера

У вышеупомянутой компании AGG Software существуют программы, предназначенные для анализа и мониторинга USB-портов, шин, контроллеров и устройств. Например, Advanced USB Monitor (http://www.aggsoft.ru/usb-monitor/index.htm) позволяет захватывать, анализировать, просматривать и перерабатывать USB-трафик для эффективной отладки и тестирования USB-устройств. Поддерживаются устройства, соответствующие всем спецификациям: UHCI- (старые устройства USB 1.x, работающие на скоростях до 1,5 Мбит/с), OHCI- (устройства USB 1.x следующего поколения, работающие на скоростях до 12 Мбит/с) и, наконец, устройства EHCI-стандарта USB 2.0 (работают на скоростях до 480 Мбит/с). Advanced USB Monitor позволяет расширить лабораторный инструментарий как разработчиков USB-устройств, так и продвинутых пользователей.

Advanced USB Monitor может отображать передаваемые пакеты данных в читаемом виде, декодировать дескрипторы, определять ошибки в пакетах и измерять производительность устройств. Во время захвата пакеты данных могут отображаться в реальном времени, что позволяет отслеживать состояние устройств. Пакеты данных сохраняются в хронологическом порядке и содержат полную информацию об адресах и конечных точках. Это позволяет очень просто идентифицировать пакеты, фильтровать их и осуществлять по ним поиск. Программа предоставляет несколько уровней детализации при отображении данных. Быстрое декодирование USB-трафика дает возможность работать даже с такими скоростными устройствами, как USB-диски или USB-камеры. Причем захват, мониторинг и запись захватываемых данных происходят в реальном времени. С помощью Advanced USB Monitor вы можете просматривать трафик в тот же самый момент, когда он возникает, причем одновременно для ряда USB-устройств с помощью нескольких одновременно открытых окон мониторинга.

Использование драйвера ядра для захвата данных с поддержкой WDM, WMI, Power Management и PNP позволяет достичь полной совместимости с операционной системой и USB-устройствами, обеспечивая максимальное быстродействие.

Программа также дает возможность измерить производительность любого USB-устройства. Advanced USB Monitor легко ориентируется в топологии USB-устройств и получает детальную техническую информацию о таких устройствах, как USB-диски (интерфейсы, конечные точки, информация в реестре, информация о классе и многое другое). В конце исследования можно получить готовый отчет о подключенных устройствах и USB-трафике, а по окончании исследований распечатать его на принтере. Кроме того, программа имеет развитые функции экспорта данных в форматы PDF, XML или Microsoft Word, что позволяет не ограничивать процесс постобработки данных только одной этой программой.

По тому же принципу, что и вышеописанные анализаторы-осциллографы для параллельного порта, работают и USB-осциллографы (http://www.usb-osc.narod.ru/). USB-осциллограф в первую очередь предназначен для радиолюбителей, которые по роду своей деятельности сталкиваются с необходимостью проводить анализ низкочастотных аналоговых сигналов, регистрировать длительные медленно меняющиеся процессы, а также исследовать двоичные сигналы от различных устройств. Кроме того, USB-осциллограф может быть использован в качестве простого двухканального вольтметра для напряжений в диапазоне +/–20 В, частотомера для частот сигналов до 50 кГц или пробника со звуковым оповещением.

Итак, USB-осциллограф обеспечивает следующие режимы работы:

• двухканальный осциллограф (маркерные измерения, синхронизация, измерение напряжения и частоты сигнала, фильтрация и т.д.);
• двухканальный спектроанализатор (маркерные измерения, различные оконные функции, фильтрация и т.д.);
• двухканальный самописец (маркерные измерения, запись сигнала в течение нескольких десятков часов и т.д.);
• 8/16-канальный логический анализатор (маркерные измерения, синхронизация, пропуск заданного количества импульсов, поиск заданной логической комбинации, расшифровка интерфейсов UART, SPI, I2C, 1-Wire и т.д.);
• 8-канальный логический генератор (табличное задание сигнала или непосредственное построение временных диаграмм мышью и т.д.).

Кроме того, USB-осциллограф позволяет сохранять результаты всех измерений в виде векторного или растрового рисунка для последующего импорта в другие программы или для сохранения в файле для последующего анализа. Результаты всех измерений можно распечатывать, копировать в буфер обмена, а также задавать события и сопровождать их звуковым комментарием. Можно рассчитывать различные цифровые фильтры и производить фильтрацию аналоговых сигналов и сглаживание временных диаграмм осциллографа. Устройство позволяет отображать статистику по всем каналам логического анализатора и генератора.

Однако USB-осциллографы — это уже не просто программы, а устройства, выполненные в виде внешних блоков с USB-интерфейсом и сопровождаемые обслуживающими их программными модулями. То есть это целый универсальный измерительный комплекс, состоящий из коммутационной приставки и компьютера. Кстати, производить обновление прошивки такого устройства можно по USB-шине, что позволяет дополнять возможности устройства любыми функциями на заказ.

Производят такие устройства украинская компания Da-Labs (http://www.da-labs.com/) и российская компания «Трейд-М» (http://motor-master.ru/index.htm/). Цена комплекта российской фирмы составляет 1850 руб. без учета доставки.

Итак, вооружившись необходимым инструментарием, мы теперь имеем возможность самостоятельно писать программы управления различными внешними устройствами с помощью любых портов нашего компьютера.

Как все это работает?

При том, что среди всех имеющихся COM-портов можно провести автоматический поиск подходящего, процедура такого опроса является довольно ненадежной и достаточно громоздкой. Связано это с тем, что устройства, отображаемые в системе в качестве COM-портов, могут быть довольно разнообразными и не иметь отношения к GPS, они могут совершенно непредсказуемо ответить на такой опрос. К примеру, на КПК бывают порты, сопряженные с внутренним сотовым модемом, с USB, с инфракрасным портом, а также с иными элементами. Обращение к ним программы, предназначенной для работы с конкретным приспособлением, может привести к совершенно непредсказуемой реакции, а также к различным сбоям в работе, что часто становится причиной зависания КПК. Именно поэтому попытка открыть COM-порт может привести к неожиданным ситуациям вплоть до включения Bluetooth или инфракрасного порта. А могут быть и более непонятные случаи.

3.4. Последовательные порты

7.3.4. Последовательные порты Файл /proc/tty/driver/serial содержит конфигурационную и статистическую информацию о последовательных портах. Эти порты нумеруются начиная с нуля.[24] Работать с настройками порта позволяет также команда setserial, но файл /proc/tty/driver/serial, помимо всего прочего,

Разъемы и порты Все современные ноутбуки оснащены USB-портами, к которым можно подключить практически все современные периферийные устройства. Интерфейс USB 2.0 обеспечивает передачу данных со скоростью до 60 Мбит/c и обладает обратной совместимостью с USB 1.1. Этот мудреный

Краткий список портов компьютера

Нужно уметь отличать разъемы один от другого визуально. Не всегда производитель указывает их наименования. Так как разъемы сгруппированы на задней панели системника, то с нее и начнем. Все порты имеют англоязычное наименование, тут уж ничего не поделаешь. Кратко их можно разделить:

1. Последовательный порты;
2. Параллельный порт;
3. Порты для компьютера и мыши;
4. Порты USB;
5. Порты SCSI;
6. Видео-порты;
7. Разъемы сетевых кабелей;
8. Разъемы аудио;
9. Карт-ридеры;

Некоторые из этих разновидностей уже канули в лету и их на современных материнских платах уже не найти. Другие разновидности наоборот расширяют свой функционал и есть материнские платы для гурманов — любителей аудио или видео хорошего качества.

Такие платы могут поддерживать и аудио или видеоформаты сторонних производителей (Sony, Philips) и тогда можно встретить на таком компьютере соответствующий разъем. Особым разнообразием сегодня могут похвастаться аудио и видео порты.

Заключение

Последовательный порт ПК в настоящее время не является широко используемым средством для ввода-вывода информации. Тем не менее, поскольку существует большое количество оборудования, прежде всего, телекоммуникационного назначения, созданного для работы с последовательным портом, а также благодаря некоторым достоинствам протокола последовательной передачи данных RS-232, последовательный интерфейс пока еще не следует списывать со счетов, как абсолютно устаревший рудимент архитектуры персонального компьютера.

Хотя некоторые другие интерфейсы компьютера — такие как Ethernet, FireWire и USB — также используют последовательный способ обмена, название «последовательный порт» закрепилось за портом, имеющим стандарт RS-232C, и предназначенным изначально для обмена информацией с модемом.

С помощью COM-порта можно соединить два компьютера, используя так называемый «нуль-модемный кабель».

Принятое условное обозначение последовательного порта: Последовательный порт — условное обозначение
Варианты разъёма COM-порта типа DE-9F
Варианты разъёма COM-порта типа DE-9F

Наиболее часто используются Д-образные разъёмы: 9- и 25-контактные, (DE-9 и DB-25 соответственно) . Раньше использовались также DB-31 и круглые восьмиконтактные DIN-8. Максимальная скорость передачи обычно составляет 115200 бит/с.

Стандарт на него был разработан в 1969 году.

В настоящее время в персональных компьютерах всё ещё встречается данный вид интерфейса, не смотря на значительное вытеснения другими портами: PS/2 (подключение мыши и клавиатуры) , USB универсальная последовательная шина с питанием.