串行端口的工作原理



PC 背面的兩個串行端口被認為是與計算機最基本的外部連接之一, 串行端口 20 多年來一直是大多數(shù)計算機不可或缺的一部分。盡管許多較新的系統(tǒng)已經完全取消了串行端口,轉而支持 USB 連接,大多數(shù) 調制解調器 仍然使用串行端口,就像一些打印機一樣, 掌上電腦 和 數(shù)碼相機.很少有計算機具有兩個以上的串行端口。
本質上,串行端口提供標準連接器和協(xié)議,使您可以將調制解調器等設備連接到計算機。在本期 東西是如何工作的,您將了解并行端口和串行端口之間的區(qū)別,每個引腳的作用以及什么是流量控制。
需要UART需求

這款 40 引腳雙列直插式封裝 (DIP) 芯片是美國國家半導體 NS16550D UART 芯片的變體。所有電腦 操作系統(tǒng) 今天使用支持串行端口,因為串行端口已經存在了幾十年。 并行端口 是較新的發(fā)明,比串行端口快得多。 接口端口 只有幾年的歷史,可能會在未來幾年內完全取代串行和并行端口。
“串行”這個名稱來自串行端口“序列化”數(shù)據的事實。也就是說,它需要一個 字節(jié) 數(shù)據,并一次傳輸字節(jié)中的 8 位。優(yōu)點是串行端口只需要一根線即可傳輸 8 位(而并行端口需要 8 位)。缺點是傳輸數(shù)據所需的時間是有 8 根電線時花費的 8 倍。串行端口降低了電纜成本并使電纜更小。
在每個數(shù)據字節(jié)之前,串行端口發(fā)送一個起始位,該起始位是值為 0 的單個位。在每個數(shù)據字節(jié)之后,它會發(fā)送一個停止位來表示該字節(jié)已完成。它還可能發(fā)送奇偶校驗位。
串行端口,也稱為 通信 (COM) 端口是 雙向.雙向通信允許每個設備接收和傳輸數(shù)據。串行設備使用不同的引腳來接收和傳輸數(shù)據 - 使用相同的引腳會將通信限制為 半雙工,這意味著信息一次只能沿一個方向傳播。使用不同的引腳允許 全雙工 通信,其中信息可以同時在兩個方向上傳播。
串口依賴于特殊的控制器芯片, 通用異步接收器/發(fā)射器 (UART),以正常運行。UART芯片獲取計算機系統(tǒng)總線的并行輸出,并將其轉換為串行形式,通過串行端口進行傳輸。為了更快地運行,大多數(shù)UART芯片都內置了 緩沖區(qū) 從 16 到 64 KB 不等。該緩沖器允許芯片 緩存 在處理流出到串行端口的數(shù)據時,從系統(tǒng)總線傳入的數(shù)據。雖然大多數(shù)標準串行端口的最大傳輸速率為 115 Kbps(千比特每秒),但高速串行端口,例如 增強型串行端口 (ESP) 和 超級增強型串行端口 (超級 ESP),可以達到460 Kbps的數(shù)據傳輸速率。
串行連接

9 針和 25 針串行連接器特寫串行端口的外部連接器可以是 9 針或 25 針。最初,串行端口的主要用途是將調制解調器連接到您的計算機。引腳分配反映了這一點。讓我們仔細看看連接調制解調器時每個引腳會發(fā)生什么。
9 針連接器:
載波檢測 - 確定調制解調器是否連接到工作正常的電話線。
接收數(shù)據 - 計算機接收從調制解調器發(fā)送的信息。
傳輸數(shù)據 - 計算機將信息發(fā)送到調制解調器。
數(shù)據終端就緒 - 計算機告訴調制解調器它已準備好通話。
信號接地 - 引腳接地。
數(shù)據集就緒 - 調制解調器告訴計算機它已準備好通話。
請求發(fā)送 - 計算機詢問調制解調器是否可以發(fā)送信息。
清除以發(fā)送 - 調制解調器告訴計算機它可以發(fā)送信息。
振鈴指示器 - 撥打電話后,計算機會確認檢測到振鈴的信號(從調制解調器發(fā)送)。
25 針連接器:
未使用
傳輸數(shù)據 - 計算機將信息發(fā)送到調制解調器。
接收數(shù)據 - 計算機接收從調制解調器發(fā)送的信息。
請求發(fā)送 - 計算機詢問調制解調器是否可以發(fā)送信息。
清除以發(fā)送 - 調制解調器告訴計算機它可以發(fā)送信息。
數(shù)據集就緒 - 調制解調器告訴計算機它已準備好通話。
信號接地 - 引腳接地。
接收線路信號檢測器 - 確定調制解調器是否連接到工作正常的電話線。
未使用:發(fā)射電流環(huán)路回路返回 (+)
未使用
未使用:傳輸電流環(huán)路數(shù)據 (-)
未使用
未使用
未使用
未使用
未使用
未使用
未使用:接收電流環(huán)路數(shù)據 (+)
未使用
數(shù)據終端就緒 - 計算機告訴調制解調器它已準備好通話。
未使用
振鈴指示器 - 撥打電話后,計算機會確認檢測到振鈴的信號(從調制解調器發(fā)送)。
未使用
未使用
未使用:接收電流環(huán)路返回 (-)
通過引腳發(fā)送的電壓可以處于兩種狀態(tài)之一, 上 或 關閉.開(二進制值“1”)表示引腳正在傳輸 -3 到 -25 伏之間的信號,而關(二進制值“0”)意味著它正在傳輸 +3 到 +25 伏之間的信號......
順其自然

雙串口卡串行通信的一個重要方面是 流控制.這是一臺設備告訴另一臺設備停止發(fā)送數(shù)據一段時間的能力。命令發(fā)送請求 (RTS)、清除發(fā)送 (CTS)、數(shù)據終端就緒 (DTR) 和數(shù)據集就緒 (DSR) 用于啟用流控制。
讓我們看一個流量控制如何工作的示例:您有一個以 56 Kbps 通信的調制解調器。計算機和調制解調器之間的串行連接以 115 Kbps 的速度傳輸,速度是原來的兩倍多。這意味著調制解調器從計算機獲取的數(shù)據多于通過電話線傳輸?shù)臄?shù)據。即使調制解調器有一個 128K 的緩沖區(qū)來存儲數(shù)據,它仍然會很快耗盡緩沖區(qū)空間,并且無法在流入的所有數(shù)據時正常運行。
通過流控制,調制解調器可以在計算機溢出調制解調器緩沖區(qū)之前停止數(shù)據流。計算機不斷在“請求發(fā)送”引腳上發(fā)送信號,并在“清除發(fā)送”引腳上檢查信號。如果沒有“清除發(fā)送”響應,計算機將停止發(fā)送數(shù)據,等待“清除發(fā)送”,然后再恢復。這允許調制解調器保持數(shù)據流平穩(wěn)運行。
常見問題
串口用在哪里?
串行端口用于連接使用串行通信的設備。這包括鼠標、鍵盤、調制解調器和某些類型的打印機等設備。
串口有什么用?
串行端口通常用于將鼠標、鍵盤或其他外圍設備連接到計算機。
責任編輯:David
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