Интерфейс RS-232 для порта СОМ

Классификация интерфейсов

Интерфейс в вычислительной технике осуществляет связь между различными уровнями иерархии физической структуры вычислительных средств, поэтому требования, предъявляемые к организации обмена, существенно различаются.

Для компьютерных систем можно выделить:

а) внутренние интерфейсы;

б) внешние интерфейсы.

Внутренние интерфейсы соединяют контроллеры периферийных устройств с центральным процессором и оперативной памятью. К ним относятся интерфейсы ISA, EISA, PCI и ряд других. Они характеризуются большой скоростью обмена и большим объемом передаваемой информации.

Внешние интерфейсы обеспечивают соединение периферийных устройств с контроллерами ПУ. К таким периферийным устройствам относятся:

а) принтер (например, интерфейс последовательный RS-232 для порта COM; интерфейсы параллельные IEEE1284 или Centronics для порта LPT; интерфейс USB);

б) клавиатура (например, интерфейсы AT(или DIN); PS/2; USB);

в) мышь (например, интерфейсы RS-232 для порта COM; PS/2; USB);

г) сканер (например, интерфейсы RS-232 для порта COM; IEEE1284 для порта LPT; USB);

д) модем (например, интерфейсы RS-232 для порта COM; USB);

е) сетевая карта (например, интерфейс Ethernet);

ж) дисковод (интерфейс FDI);

з) винчестер (например, интерфейсы IDE; SCSI);

и) монитор (например, интерфейс SVGA);

к) цифровые музыкальные инструменты (интерфейс MIDI);

л) джойстик (интерфейс GAME)

м) камера (например, интерфейс USB) и др.

Для более быстрой передачи данных в настоящее время вместо интерфейса RS-232 может использоваться RS-485, а вместо интерфейса USB может использоваться FireWire.

Остановимся на интерфейсах RS-232 для порта СОМ, IEEE1284 для порта LPT, PS/2, USB и Fireware(IEEE1394).

Последовательный интерфейс RS-232 для порта СОМ был разработан еще в 1969 году. На самом первом IBM PC стоял UART (Universal Asinchronous Reciever-Transmitter) INS8250-B от National Semiconductor для контроля последовательного обмена данными. Скорость работы была невысокой (16 кбит/с). С появлением 16-битной шины пришлось разрабатывать новый UART INS16450. 16-битная шина и более совершенный процессор позволили добиться пятикратного выигрыша в скорости. Дальнейшая эволюция была вызвана следующим: процессор не успевал обработать прерывание контроллера до прихода следующего бита информации, и данные терялись. Так что для достижения реально высокой скорости требовалось увеличение времени процессора для работы с контроллером. Проблема была решена добавлением к контроллеру буфера FIFO (First In - First Out) в 16 байт, что значительно облегчило работу процессора и ликвидировало потерю данных. Первым UART c буфером стал NS16550A. До недавнего времени скорость последовательного порта ограничивалась 115 кбит/с, но те производители материнских плат, которые не спешат отказываться от COM, устанавливают на свои изделия новые контроллеры, позволяющие достичь скорости в 230 кбит/с, что полезно для расширенного диалога с модемом. Высокой надежностью последовательный порт обязан большой разницей между напряжением, соответствующим логическому нулю (-3…-25в) и логической единице (+3…+25в). У большинства других интерфейсов этот диапазон значительно уже, что снижает помехоустойчивость. Изначально COM был предназначен для принтера и модема. Первые с увеличением скорости и объемов принимаемой информации потребовали нового интерфейса, а вторые все еще нормально функционируют. Разъемы COM-порта существуют двух видов: с 9 и 25 выводами. К первому традиционно подключается мышь, а ко второму - модем. В 25-контактном варианте добавлены линии для ускорения работы с модемом. Существуют переходники от одного разъема к другому. Максимальное количество проводов в кабеле для последовательного порта - 9 (включая общий провод). Большинство из них служат для "общения" модема с портом, собственно для приема и передачи данных предназначены две линии (Transmit Data и Receive Data). В принципе, их достаточно для связи. Простейший нуль-модемный кабель (для соединения двух компьютеров по последовательному порту) состоит из трех проводов: для приема данных, для передачи и общего.