Vga и rs232 отличия

Обновлено: 04.07.2024

В молодости мы легко расстаемся со старыми, привычными вещами в угоду новым, модным и дорогим. Став постарше, мы с удивлением обнаруживаем, что старое, по сути дела, не хуже нового, только проще и дешевле. Примером такого «старого» является интерфейс RS-232, спецификация которого была принята более 30 лет назад, для хайтека – целая эпоха, да, пожалуй, и не одна. Тем не менее, архаичный интерфейс и по сей день является хорошим и надежным инструментом инсталлятора, когда ему требуется передавать данные в условиях с высоким уровнем шумов и помех.

История

В 1969 году ассоциация электронной промышленности США (EIA) опубликовала вариант «С» своего рекомендуемого стандарта (Recommended Standart – RS) за номером 232 «Интерфейс между оконечным оборудованием обработки данных и оконечным оборудованием линии с использованием последовательного обмена данными в двоичной форме».

Система передачи данных (передатчик, приемник, соединительные кабели), реализованная в соответствии с техническими условиями стандарта RS-232C, обеспечивает передачу сигнала со скоростями, не превышающими 20 Кбит/с (реально используют на скоростях до 115200 бит/с).

Сейчас этот стандарт известен просто как стандарт RS-232C. Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии ввел свой собственный вариант этого стандарта в виде стандартов V.24 и V.28, а министерство обороны США выпустило практически идентичный стандарт Mil-Std-188C.

В настоящее время действует редакция стандарта, принятая в 1991 году ассоциациями электронной и телекоммуникационной промышленности, под названием EIA/TIA-232-E. В ней нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к несовместимости с оборудованием, поддерживающим интерфейс RS-232 более ранних версий.

Как это работает

Интерфейс RS-232 обеспечивает соединение двух устройств, одно из которых называется DTE (Data Terminal Equipment) – ООД (Оконечное Оборудование Данных), второе – DCE (Data Communications Equipment) – ОПД (Оборудование Передачи Данных).

До появления интерфейсов IEEE-1394 и USB‑2 асинхронный последовательный интерфейс был основным устройством, с помощью которого осуществлялось взаимодействие компьютеров. Слово «асинхронный» означает, что при передаче данных специальный синхронизирующий сигнал не используется, и отдельные символы могут передаваться с произвольными временными интервалами.

Каждый символ должен быть «взят в скобки» т.е. ему должен предшествовать стандартный стартовый сигнал, а заканчиваться его передача должна стоповым сигналом. Стартовый сигнал – это нулевой бит (с уровнем логического 0), который называется стартовым битом. Его предназначение – сообщить принимающему устройству о том, что следующие восемь бит представляют из себя байт данных. После символа передаются один или два стоповых бита, сигнализирующие об окончании его передачи. В принимающем устройстве символы распознаются по появлению стартовых и стоповых сигналов, а не по моменту их передачи. Асинхронный интерфейс ориентирован на передачу символов (байтов), а в передаваемой информации примерно 20% оказывается «лишней», предназначенной только для идентификации начала и конца каждого символа.

Термин последовательный означает, что связь осуществляется по одиночному проводу, а биты передаются последовательно, один за другим.

Важно запомнить эти обозначения (DTE и DCE). Они используются в названиях сигналов интерфейса и помогают разобраться с описанием конкретной реализации.

За и против

Недостатки RS-232 состоят, прежде всего, в том, что он реализует связь типа «точка-точка» с низкой, по современным меркам, скоростью (обычно 9600 бит в секунду), и работает только на небольших расстояниях (до 10-15 м).

К несомненному достоинству RS-232 следует отнести его популярность: все компьютеры РС (но не Mac) оборудованы по крайней мере одним портом RS-232, поэтому приобретение готовых кабелей для него не составляет никакой проблемы. Процессом передачи можно управлять на аппаратном уровне, хотя эту возможность используют нечасто.

В настоящее время RS-422/RS-485 является стандартном де-факто для значительной части вещательной видеоиндустрии.

Состав линий связи между устройствами DTE и DCE точно не определён. Стандарт описывает функции до 25 соединительных линий, но не указывает, должна или не должна использоваться та или иная линия. Лучше (технологически) обстоят дела в стандарте RS‑422. По этому стандарту связь осуществляется по двум парам проводов, а передаваемый сигнал может приниматься более чем одним устройством. Согласно стандарту RS-485 (улучшенный RS-422) используется одна пара проводов, которая предназначена для передачи или приёма многими устройствами. RS-422/RS-485 может использоваться для многоточечных соединений, из-за высокой помехоустойчивости за счёт использования дифференциальных (балансных) линий, связь возможна на расстояниях до 1,2 км.

В настоящее время RS-422/RS-485 является стандартном де-факто для значительной части вещательной видеоиндустрии.

Типы разъемов

Рис. 1. 25-контактный соединитель типа DB25

Изначально стандарт RS-232 описывал применение 25-контактного соединителя типа DB25 (Рис.1). DTE-устройство должно оснащаться вилкой, DCE-устройство – розеткой. Позднее, с появлением IBM PC, стали использовать усеченный вариант интерфейса и 9-контактные соединители DB9 (рис. 2), наиболее распространенные в настоящее время.

Распайка RS-232

Рис. 2. 9-контактный соединитель DB9

В таблице 1 показано назначение контактов 9-контактного соединителя DB9. Таблица показывает распайку вилки оборудования обработки данных (DTE). Розетка устройства передачи данных (DCE) распаяна так, что два разъема стыкуются напрямую, или через кабель, распаянный «контакт в контакт».

Таблица 1. Назначение контактов соединителя DB9

Рис. 3. Распайка кабеля RS-232

Для передачи данных предназначены цепи RxD (RD) и TxD (TD). Остальные цепи предназначены для индикации состояния устройств (DTR, DSR), управления передачей (RTS, CTS) и индикации состояния линии (CD, RI). Набор используемых цепей зависит от аппаратной и программной реализации стыка в контроллере. Для соединения двух DTE-устройств используют так называемые нуль-модемные кабели, в которых провода «перекрещиваются» в соответствии с назначением сигналов. На практике перед распайкой кабеля всегда следует разобраться с документацией на оба соединяемых устройства. Для соединения многих устройств достаточно минимального набора цепей интерфейса RS-232: RD, TD и Signal Ground (рис. 3).

Рекомендуется использовать кабели на основе витой экранированной пары, где каждый из сигнальных проводов свит с общим проводом. Экран кабеля рекомендуется не объединять с сигнальным общим, а подключить к металлической оболочке разъема.

Таблица 2. Назначение контактов соединителя DB25

Таблица 3. Соответствие выводов между 9 и 25-контактным разъемами

Все сигналы в интерфейсе потенциальные, с номинальными уровнями +12В и –12В относительно общего провода (Signal Ground). Логической единице соответствует уровень –12В, логическому нулю соответствует +12В.

Как уже говорилось, RS-232 называют последовательным интерфейсом, поскольку поток данных передается по одному проводу бит за битом. В отсутствие передачи данных линия находится в состоянии логической единицы (–12В). Скорость передачи данных стандартом не нормируется, но обычно выбирают из ряда 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бит в секунду. В основном используется асинхронный режим работы, при котором данные передаются фреймами. Каждый фрейм состоит из стартового бита, битов данных, бита контроля четности (может отсутствовать), стопового бита. Биты байта данных передаются, начиная с младшего бита.

Для правильной стыковки приемопередатчики на обоих устройствах должны быть запрограммированы одинаковым образом, т.е. должны совпадать скорость, количество битов данных (7 или 8), тип контроля по четности, длина стопового бита (1, 1.5 или 2).

При точных расчётах времени на передачу массива байтов наряду с битами данных следует учитывать все служебные биты.

На рис. 4 показан вид одного фрейма RS-232 при следующих настройках: 8 битов данных, контроль по нечетности (parity odd), 1 стоповый бит. Стартовый бит всегда идет с уровнем логического нуля, стоповый – единицы. Состояние бита четности определяется настройкой передатчика. Бит дополняет число единичных битов данных до нечетности (parity odd), четности (parity even), может не использоваться (parity none), быть всегда единицей (mark) или нулем (space).

Рис. 4. Вид фрейма RS-232

Как преодолеть ограничения стандарта RS-232

Наиболее существенными недостатками стандарта RS-232 являются небольшое расстояние, на которое можно передавать сигнал и возможность соединения только двух устройств по типу «точка-точка».

Для их преодоления используют специальные устройства – удлинители линии и расширители портов.

Удлинитель линии связи Range Extender

Предназначен для преодоления ограничений по расстоянию для приборов, имеющих управление через RS-232.

Осуществляет преобразование в интерфейс RS-422, а затем назад, в RS‑232, что позволяет использовать в качестве физического носителя две пары проводов. Удлинитель линии может быть использован для увеличения расстояния связи для любого нуль-модемного соединения RS-232, для управления оборудованием через интерфейс RS-422, либо в качестве преобразователя общего назначения из RS-232 в RS-422 и обратно.

Работает во всех режимах связи (число битов, скорость, чётность и т.д.) и не требует настройки этих параметров.

Расширитель портов Port Extender

Предназначен для преодоления ограничения интерфейса RS-232, который может осуществлять только соединения типа «точка-точка». Позволяет осуществлять связь между несколькими устройствами с интерфейсами RS-232.

Данные, которые поступают на любой из портов устройства, пересылаются на остальные 3 порта. Расширитель портов может быть использован для управления коммутатором от 3 устройств DTE (например, компьютеров).

Прибор поддерживает все режимы связи RS-232 (число битов, скорость, чётность и т.д.) и не требует настройки этих параметров.

Устранение неполадок при связи через RS-232

Ниже приведены меры, которые могут помочь разрешить проблемы, возникающие при связи с устройствами Kramer через интерфейс RS-232.

Убедитесь, что между устройством (коммутатором, маршрутизатором) и управляющим компьютером (РС) установлено нуль-модемное соединение. Также убедитесь, что на разъёмах нет замятых контактов.

Проще всего (при использовании 25-контактного порта на РС) использовать нуль-модемный адаптер, прилагаемый к устройству. Подключите такой переходник 25-контактным разъёмом к последовательному порту РС, после чего прямым кабелем – т.е. с распайкой один к одному – соедините 9-контактный разъём адаптера с последовательным портом на устройстве. (Если адаптер используется с неполным кабелем, то необходимо, как минимум, соединить на 9-контактных разъёмах с обоих концов: контакт 2 с контактом 2, 3 – с 3 и 5 – с 5.)

При непосредственном подключении 25-контактного порта на РС к 9-контактному разъёму на устройстве (т.е. без нуль-модемного адаптера) соедините:

Контакт 2 на 25-контактном разъёме – с контактом 2 на 9-контактном;
Контакт 3 на 25-контактном разъёме – с контактом 3 на 9-контактном;
Контакт 7 на 25-контактном разъёме – с контактом 5 на 9-контактном;
Закоротите вместе контакты 6 и 20 на 25-контактном разъёме;
Закоротите вместе контакты 4, 5 и 8 на 25-контактном разъёме.

При непосредственном подключении 9-контактного порта на РС к 9-контактному разъёму на устройстве соедините:

Контакт 2 на разъёме РС – с контактом 3 на разъёме устройства;
Контакт 3 на разъёме РС – с контактом 2 на разъёме устройства;
Контакт 5 на разъёме РС – с контактом 5 на разъёме устройства;
Соедините вместе контакты 4 и 6 на разъёме РС;
Соедините вместе контакты 1, 7 и 8 на разъёме РС;

ПРИМЕЧАНИЕ: Для некоторых изделий допускается управление несколькими такими устройствами при их последовательном соединении прямыми кабелями – что кажется неправильным в свете вышесказанного. На самом деле устройства настраиваются в режимы «ведущий/ведомый» (master/slave), при этом с компьютером через RS-232 связано только одно, ведущее устройство. При таком включении ведущее устройство передаёт информацию на и от РС к ведомым устройствам, а интерфейсом RS-232 порты оказываются связанными попарно).

Последовательный порт (далее ПП) удобный инструмент для общения между разными периферийными устройствами (как собранные самостоятельно на основе какого-нибудь МК, так и заводские: принтеры, осциллографы и т.д.) с одной стороны, и ПК с другой. На сегодняшний день наиболее популярные из всех ПП являются RS232 стандарт (переводится как «Recommended Standard») за его простоту и USB стандарт («Universal Serial BUS») за его резвость.
USB бесспорно вещь полезная, но жудко навороченная. Поскольку многим самодельным устройствам бешенный обмен данными с ПК неособо нужон, тогда на помощи приходит простой, надежный и многоопытный RS232 Интерфейс.

По RS232 стандарту устройства участвующие в обмене данными бывают двух типов:
Data Terminal Equipment (DTE) (устройство отдающее команды — ведущий) и
Data Circuit-Terminating Equipment (DCE) (периферия, обслуживающая хозяина — ведомый). Нередко, некоторые периферийные устройства ведут себя как DTE (например осциллографы, или наши с вами девайсы).

Типы соединения

Модемное соединение — подрозумеваеи наличие некой иерархии, тоесть в случае когда в обмене данными участвуют больше чем два устройства им необходим некий арбитр (модем), разрешающий в определенный момент времени отсылать данные только одному устройству (в то время как читать могут хоть все остальные). Модемом может быть что угодно: отдельный девайс, или один из участников обмена данными, главное недопустить потери данных.

В случае когда устройств только два, или есть явный ведущий которого слушаются все остальные, никакого посредника им не нужно, а это означает что к их общению больше никто не подключится, и никакого арбитра в лице модема им не надо ( в отличие от предыдущего типа соединения, когда к одному принтеру можно подключить штук 10 ПК ). Опять-же главное недопустить одновременной отправки данных — в определенный момент времени, общатся может только одна пара устройств. Такое соединение называется нуль-модемное соединение:

Типы передач данных

Минимальное количество проводков необходимое для обмена данными равно двум (этокий жадный изврат), если передача является односторонней ([Tx, GND]). В случае когда необходимо полноценное — двухстороннее общение число проводков возростает аж до трех ([Rx, Tx, GND]). Большинство периферийных устройств поддерживают одновременную передачу и прием данных — full-duplex, но если один из собеседников на такое не способен, обмен переходит в разряд неполноценных — half-duplex (пока один не закончил передачу/прием другой пляшит под его дудку).

Распиновка COM разъёма

В столбце Signal Name, DATA Terminal можно заменить на ПК (то есть Data Terminal Ready соответствует ПК готов к работе), а DATA Set на Периферия.

Как следует из предыдущей таблицы, все пины делятся на управляющие (control pins) и транспортные (Data pins). Каждый пин в определенный момент времени может находьтся только в одном из двух состояний: активном (on) или неактивном (off). Чтобы не запутатся, и както защитить данные от помех, разработчики решили что во время передачи данных они были сначало усилены (+5В –> +12В, 0В –> -12В ) а потом инвертированы, в то время как c управляющими сигналами они долго не парились и просто их усилели (тоесть положительное стало еще положительней а отрицательное — отрицательнее, относительно общего провода).

Назначение управляющих пинов ([RTS, CTS], [DTR, DSR] и [CD, RI]) сводится к следующему:

• Отслеживать состояние собеседника
• Отслеживать поток данных

Пара [RTS, CTS] — используется для обозначения готовности данной пары устройств к передачи/приему соответственно.

1. DTE устройство устанавливает RTS = on, сигнализируя о том что оно готово к приему данных. Если устройство получило достаточное количество данных то устанавливаем RTS =off.
2. DCE устройство устанавливает CTS =on, сигнализируя о том что оно готово к приему данных. Если устройство получило достаточное количество данных то устанавливаем CTS =off.

Кто каким пином будет управлять (тоесть кому быть DTE а кому DCE) решать вам. Соответственно программы управления этими устройствами должны выставить RTS(выход)/CTS (вход), или наоборот, иначе могут быть глюки.

Пара [DTR, DSR] — большинство устройств используют эти пины для сигнализирования что они подключены и готовы к работе.

1. DTE устройство устанавливает DTR=on, сообщая DCE устройству что оно готово к работе. Соответственно когда DTE устанавливает DTR=off, то оно больше не желает (или не может) общатся (положила трубку :) )
2. DCE устройство устанавливает DSR=on, сообщая что оно подключено, а когда DSR=off – оно отключено.

Такой метод контроля потока данных называется – hardware handshaking (чтото вроде аппаратное управление). Пары [DTR, DSR] и [RTS, CTS] могут быть с легкостью взаимо-заменены без всякого ущерба.

Пара [CD, RI] – используется для обозначения (в тот самом случае когда один принтер на отару кампов) что в данный момент линии передачи данных кем-то заняты.
Как правило этой парой управляет модем, но не обязательно.

• St – Стартовый Бит (начало передачи данных) – логический ноль
• 0..8 – позиция бита (данных) в пакете (позиция «0» – LSB)
• P – бит парности (проверка успешной передачи данных)
• Sp1,Sp2 – стоп биты (завершают передачу пакета) – логическая единица
• [] – в скобках обозначены биты которые могут отсутствовать
(биты данных с 5 по 8 так или иначе будут переданы, но не рассмотрены — мусор)
• IDLE – ожидание (логическая единица)

Как я уже говорил, во время передачи — данные инвертируются, так что если будете проверять осциллографом как отсылается пакет — не пугайтесь.

Поскольку MAX232 поддерживает аппаратное управление COM портом, и если с разводкой данной схемы проблем нет, почемуб и не использовать эту возможность, вдруг когда пригодится (не пропадать же добру). В противном случае, можно обойтись без аппаратного управления, как зачастую и происходит.

Софт
UPD: заменил вывод cout на printf, и убрал флаги RxClear и TxClear

ПП по сути является фаилом из которого ведется чтение/запись, поэтому основные операции которые применяются над ПП можно группировать следующим способом:

Также много интересного можно узнать на следующих сайтах: Programming Serial Connections , Serial programming in win32 OS

Запихните предыдущий код в хидэр фаил, например с именем COM_INIT.h и можно использовать ПП.

Надеюсь эти скромные знания кому-то помогут. Если есть вопросы попытаюсь ответить.

Употребляя в своих статьях названия и определения: последовательный порт, serial port, communications port, COM-порт, интерфейс стандарта RS-232 я не был до конца уверен, что употребляю их в правильном контексте. Давайте разберёмся что, зачем, как и почему.

Прежде чем перейти к последовательному порту, чуть-чуть общей теории.

Классификация протоколов

А какие протоколы бывают?

По порядку передачи данных протоколы (шины данных) делятся на:

О последовательных шинах речь пойдет ниже, но пару слов нужно сказать о параллельном соединении

Параллельный протокол передачи данных (параллельная шина данных)

Передача нескольких сигналов с данными одновременно по нескольким параллельным каналам.

В последнее время предпочтение отдается последовательному соединению вместо параллельного, так как экономически более выгодно организовать передачу данных по одному (двум) проводам чем по нескольким параллельным, это касается и электрической разводки платы и внутренней разводки чипа, и соединение периферийных устройств. Но параллельное соединение из физического мира ушло в "мир эфира" в радиосвязь, вот там очень выгодно устанавливать и осуществлять параллельную передачу данных.

Примеры чаще всего это устаревшие шины такие как: принтерный порт (IEEE 1284/Centronics), ISA, ATA (IDE), SCSI , PCI, FSB (Front Side Bus)

По времени передачи и приему информации связь делится:

Симплексная связь - только передача или прием данных.
Полудуплексная связь прием и передача разнесены во времени. Сначала прием, а затем передача или наоборот.
Дуплекс - одновременно прием и передача.

Перейдем сразу к последовательному протоколу, он делится на:

Асинхронный протокол - данные передаются без внешнего тактирующего устройства. Данные можно передавать по двум проводам прием/передача. Но нужны дополнительные усилия для синхронизации (пример UART, RS-232, 1-Wire)

Синхронный протокол - данные синхронизированы с тактирующим устройством (примеры SPI и I2C)

И у меня вопрос к читателям, а протокол USB какой синхронный или асинхронный?

UART

Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART), Универсальный асинхронный приёмопередатчик (УАПП)

В 60-70годах в нашей стране не принято пользоваться англоязычными терминами поэтому UART получает свое, русское название - УАПП (Универсальный асинхронный приёмопередатчик) как и все остальные названия, например НГМД и так далее. Хорошее время было, все кратко и понятно, например скажешь УВК-1 и сразу всем все понятно, разговор идет о устройстве ввода координатном или о мышке.

Что такое UART

UART это физическая реализация интерфейса в виде логической схемы (микросхемы) которая обеспечивает прием и передачу информация в последовательном виде, в пределах одного чипа или одного устройства, на короткие дистанции. Он непригоден для приема, передачи данных на "длинные дистанции". Причем понятие длинные и короткие взяты в кавычки и это не зря. Так как все в мире относительно и в данном случае то же, но попробуем разобраться, что за такие "длинные и короткие дистанции". Когда микроконтроллеры и другие низкоуровневые ИС взаимодействуют между собой по последовательному протоколу, они делают это на уровне TTL (транзисторно-транзисторная логика). Последовательные сигналы TTL живут между диапазоном напряжения питания микроконтроллера - обычно от 0 до 5.0 вольт (так было раньше, это уже классика) ну или до 3,3 вольт (так сейчас или еще меньше до 1,8 и 1,6 вольт КМОП) Сигнал такого диапазона да еще и не защищенный передать далеко не получится иногда проблемы возникают тут сразу же, при передачи от одной микросхемы до другой, вспомним микросхемы серии К(К155, К1533, К153) из недостатков которых: высокие требования к напряжению питания, отклонение не более 0,5 В, низкая помехоустойчивость, высокие требование в правильной разводки шины земли. Так вот передать далеко эти сигналы не получится, а что делать? Самое простое тупо усилить - поднять напряжение питания так родился интерфейс RS-232

Интерфейс RS-232

(Recommended Standard 232, рекомендованный стандарт RS-232, EIA232)

Это стандарт физического уровня, надстройка над UART для приема передачи данных другим устройствам, т. е. на "длинные дистанции

В далекие годы 60 годы прошлого века (1962 год) особо не стали заворачивается с обработками сигнала, да и мощностей подходящих не было, а потом, видимо, вспомнили телеграф.

Первый трансатлантический кабель обладал очень низкой скоростью передачи 103 слова за 16 часов, а все из за того, что на огромной дистанции (чудовищная ёмкость и сопротивление длиннющего кабеля) сигналы просто "размазывало" по длинному кабелю. Для повышения скорости увеличивали напряжение и в конце концов дошли до 2000 вольт после чего кабель благополучно сгорел.

Вот и тут просто взяли да повысили напряжение логического сигнала, но на самом деле не совсем просто, а вот так, см. инже

Электрический принцип работы RS-232

Логический нуль RS-232 лежит в пределе от +3 до +12 вольт, а единица от -3 до -12, соответственно. Между -3 и +3 вольт зона ничего, не нуля и не единицы, зона неопределённости. Т. е. разработчики стандарта инвертировали сигнал, сделали отрицательное напряжение для единицы и повысили и понизили напряжение до -12, +12вольт (на самом деле до -15, +15 вольт, а иногда и до 25 вольт) Пишут даже, что в блоке питания компьютера именно поэтому и появилась -12 вольт. Хорошо же они поработали над стандартом для которого пришлось модифицировать и блок питания, сейчас бы такая фишка не прошла, хотя.

Максимальная длинна кабеля по стандарту 20 метров, но нормально прием идет до 15 метров на скорости 19200 бод, но можно передать и на 900 метров снижая скорость (помните трансатлантический кабель) до 2400бод. А вообще максимальная скорость передачи составляет 115 200 бод

Это единица измерения скорости передачи символов (символьной скорости) или скорости модуляции в символах в секунду или импульсах в секунду.

С этими БОДами сплошная путаница, обратите внимание на определение, сколько ИЛИ, давайте разбираться.

Символьная скорость

Сначала БОД придумали для того чтобы определить сколько символов, букв можно передать за секунду по телетайпу, а кодировка тогда была 5 битная. Кодировка двоичная, импульс - единица, нет импульса - нолик. Все логично и понятно.

Импульсах в секунду

Потом по линиям связи стали общаться не только люди, но и машины и передавать не только символы - буквы, но и служебные биты например синхронизации, к чему их отнести к какой букве? А канал то они то же занимают. И вот тут и началась путаница, передавался не только символ, но и служебная информация. Как считать?

Квадратурная амплитудная модуляция (КАМд)

Но потом все еще больше запуталось, потому как в одном импульсе с помощью, например квадратурной амплитудной модуляции (КАМд), можно зашифровать не один бит, а например до 16 бит.

В общем все в конце концов вообще перепуталось!

Иногда в бодах выражают полную ёмкость канала.

Полная ёмкость канала = служебная информация в бит/c + эффективная информация в бит/c.

Преобразование UART в RS-232

Самый известный преобразователь интерфейса – это микросхема, разработанная фирмой MAXIM, которая и получила от нее часть своего названия (MAX 232). Эта микросхема из 5 вольт генерирует отрицательное напряжение, чтобы сопрягать 5-вольтовый UART с RS-232.

Компьютерный порт - это интерфейс или точка соединения между компьютером и его периферийными устройствами. Вот некоторые из распространенных периферийных устройств - это мышь, клавиатура, монитор или дисплей, принтер, динамик, флэш-накопитель и другие. Основная функция компьютерного порта - выступать в качестве точки подключения, куда можно подключить кабель от периферийного устройства и обеспечить передачу данных от устройства и к устройству.

Порт компьютера также называют портом связи, поскольку он отвечает за связь между компьютером и его периферийным устройством. Обычно гнездовой конец разъема называется портом, и он обычно находится на материнской плате. В компьютерах порты связи можно разделить на два типа в зависимости от типа или протокола, используемых для связи. Это последовательные порты и параллельные порты. Последовательный порт - это интерфейс, через который периферийные устройства могут быть подключены с использованием последовательного протокола, который предполагает передачу данных по одному биту за раз по одной линии связи. Наиболее распространенный тип последовательного порта - это D-Subminiature или D-sub разъем, по которому передаются сигналы RS-232. С другой стороны, параллельный порт - это интерфейс, через который связь между компьютером и его периферийным устройством осуществляется параллельно, то есть данные передаются или выводятся параллельно с использованием более чем одной линии или провода связи. Порт принтера - это пример параллельного порта. В статье дается краткое введение в различные типы портов и их приложения.

Разъем PS / 2 разработан IBM для подключения мыши и клавиатуры. Он был представлен в серии компьютеров IBM Personal Systems / 2, отсюда и название разъема PS / 2. Разъемы PS / 2 имеют пурпурный цвет для клавиатуры и зеленый для мыши.

PS / 2 - это 6-контактный разъем DIN. Схема выводов гнездового разъема PS / 2 показана ниже.

Несмотря на то, что распиновка портов PS / 2 для мыши и клавиатуры одинакова, компьютеры не распознают устройство при подключении к неправильному порту.

Порт PS / 2 теперь считается устаревшим портом, поскольку порт USB заменил его, и очень немногие современные материнские платы включают его в качестве устаревшего порта.

Последовательный порт

Последовательный порт Хотя связь в PS / 2 и USB является последовательной, технически термин «последовательный порт» используется для обозначения интерфейса, соответствующего стандарту RS-232. Есть два типа последовательных портов, которые обычно встречаются на компьютере: DB-25 и DE-9.

DB-25 - это вариант разъема D-sub и оригинальный порт для последовательной связи RS-232. Они были разработаны как основной порт для последовательных подключений по протоколу RS-232, но для большинства приложений не требовались все контакты. Следовательно, DE-9 был разработан для последовательной связи на основе RS-232, в то время как DB-25 редко использовался в качестве последовательного порта и часто использовался как параллельный порт принтера как замена 36-контактного параллельного разъема Centronics.

DE-9 или RS-232 или COM порт

DE-9 является основным портом для последовательной связи RS-232. Это разъем D-sub с оболочкой E, который часто ошибочно называют DB-9. Порт DE-9 также называется COM-портом и обеспечивает полнодуплексную последовательную связь между компьютером и его периферией. Некоторые из приложений порта DE-9 - это последовательный интерфейс с мышью, клавиатурой, модемом, источниками бесперебойного питания (ИБП) и другими внешними устройствами, совместимыми с RS-232.

Распиновка порта DE-9 представлена ниже.

Использование портов DB-25 и DE-9 для связи сокращается и заменяется USB или другими портами.

Параллельный порт или 36-контактный порт Centronics

Параллельный порт - это интерфейс между компьютером и периферийными устройствами, такими как принтеры, с параллельной связью. Порт Centronics - это 36-контактный порт, который был разработан как интерфейс для принтеров и сканеров, поэтому параллельный порт также называется портом Centronics. До широкого использования портов USB параллельные порты были очень распространены в принтерах. Позже порт Centronics был заменен портом DB-25 с параллельным интерфейсом.

Аудио порты

Аудиопорты используются для подключения динамиков или других устройств вывода звука к компьютеру. Аудиосигналы могут быть аналоговыми или цифровыми, и в зависимости от этого порт и соответствующий ему разъем различаются.

Разъемы объемного звука или разъем TRS 3.5 мм

Это наиболее часто встречающийся аудиопорт, который можно использовать для подключения стереонаушников или каналов объемного звука. Система с 6 разъемами включена в большинство компьютеров для вывода звука, а также для подключения микрофона. 6 разъемов имеют цветовую маркировку: синий, салатовый, розовый, оранжевый, черный и серый. Эти 6 разъемов можно использовать для конфигурации объемного звука до 8 каналов.

S / PDIF / TOSLINK

Формат цифрового интерфейса Sony / Phillips (S / PDIF) - это аудиосвязь, используемая в домашних медиа. Он поддерживает цифровой звук и может передаваться с помощью коаксиального аудиокабеля RCA или оптоволоконного разъема TOSLINK. Большинство компьютерных домашних развлекательных систем оснащены S / PDIF через TOSLINK. TOSLINK (Toshiba Link) - это наиболее часто используемый цифровой аудиопорт, который может поддерживать 7.1-канальный объемный звук с помощью всего одного кабеля.

Видео порты

Порт VGA

Порт VGA используется во многих компьютерах, проекторах, видеокартах и телевизорах высокой четкости. Это разъем D-sub, состоящий из 15 контактов в 3 ряда. Разъем называется ДЭ-15. Порт VGA - это основной интерфейс между компьютерами и более старыми ЭЛТ-мониторами. Даже современные ЖК-мониторы и светодиодные мониторы поддерживают порты VGA, но качество изображения ухудшается. VGA передает аналоговые видеосигналы с разрешением до 648X480.

С увеличением использования цифрового видео порты VGA постепенно заменяются портами HDMI и Display. Некоторые ноутбуки оснащены встроенными портами VGA для подключения к внешним мониторам или проекторам. Распиновка порта VGA показана ниже.

Цифровой видеоинтерфейс (DVI)

DVI - это высокоскоростной цифровой интерфейс между контроллером дисплея, таким как компьютер, и устройством отображения, таким как монитор. Он был разработан с целью передачи цифровых видеосигналов без потерь и замены аналоговой технологии VGA.

Существует три типа разъемов DVI в зависимости от передаваемых сигналов: DVI-I, DVI-D и DVI-A. DVI-I - это порт DVI со встроенными аналоговыми и цифровыми сигналами. DVI-D поддерживает только цифровые сигналы, а DVI-A поддерживает только аналоговые сигналы. Цифровые сигналы могут быть как одинарными, так и двойными, где одиночный канал поддерживает цифровой сигнал с разрешением до 1920X1080, а двойной канал поддерживает цифровой сигнал с разрешением до 2560X1600. На следующем изображении сравниваются структуры типов DVI-I, DVI-D и DVI-A вместе с распиновкой.

Mini-DVI

Порт Mini-DVI разработан Apple как альтернатива порту Mini-VGA и физически аналогичен таковому. Он меньше обычного порта DVI. Это 32-контактный порт, способный передавать сигналы DVI, композитный, S-Video и VGA с соответствующими адаптерами. На следующем изображении показан порт Mini-DVI и совместимый с ним кабель.

Micro-DVI

Порт Micro-DVI, как следует из названия, физически меньше Mini-DVI и способен передавать только цифровые сигналы. К этому порту можно подключать внешние устройства с интерфейсами DVI и VGA, при этом требуются соответствующие адаптеры. На следующем изображении порт Micro-DVI можно увидеть рядом с портами для наушников и USB.

Display Port

Display Port (DP) - это интерфейс цифрового дисплея с дополнительным многоканальным звуком и другими формами данных. Display Port разработан с целью замены портов VGA и DVI в качестве основного интерфейса между компьютером и монитором. Последняя версия DisplayPort 1.3 поддерживает разрешение до 7680 X 4320.

Порт дисплея имеет 20-контактный разъем, что намного меньше по сравнению с портом DVI и обеспечивает лучшее разрешение. Схема выводов порта дисплея показана ниже.

Разъем RCA

Разъем RCA может передавать композитные видео- и стереофонические аудиосигналы по трем кабелям. Композитное видео передает аналоговые видеосигналы, а разъем выполнен в виде разъема RCA желтого цвета. Видеосигналы передаются по одному каналу вместе с импульсами строчной и кадровой синхронизации с максимальным разрешением 576i (стандартное разрешение). Красный и белый разъемы используются для стереофонических аудиосигналов (красный для правого канала и белый для левого канала).

Компонентное видео

Компонентное видео - это интерфейс, в котором видеосигналы разделяются более чем на два канала, и качество видеосигнала выше, чем у композитного видео. Как и композитное видео, компонентное видео передает только видеосигналы, и для стереозвука необходимо использовать два отдельных разъема. Компонентный видеопорт может передавать как аналоговые, так и цифровые видеосигналы. Порты обычно встречающегося компонентного видео используют 3 разъема и имеют цветовую кодировку: зеленый, синий и красный.

S-Video

Разъем S-Video или Separate Video используется для передачи только видеосигналов. Качество изображения лучше, чем у композитного видео, но имеет меньшее разрешение, чем у компонентного видео. Порт S-Video обычно черного цвета и присутствует на всех телевизорах и большинстве компьютеров. Порт S-Video выглядит как порт PS / 2, но состоит всего из 4 контактов.

Из 4 выводов один вывод используется для передачи сигналов интенсивности (черный и белый), а другой вывод используется для передачи цветовых сигналов. Оба этих контакта имеют соответствующие контакты заземления.

HDMI - это аббревиатура от High Definition Media Interface. HDMI - это цифровой интерфейс для подключения устройств высокого и сверхвысокого разрешения, таких как компьютерные мониторы, телевизоры высокой четкости, проигрыватели Blu-Ray, игровые консоли, камеры высокого разрешения и т. Д. HDMI можно использовать для передачи несжатого видео и сжатых или несжатых аудиосигналов. Порт HDMI типа A показан ниже.

Разъем HDMI состоит из 19 контактов и последней версии HDMI, т.е. HDMI 2.0 может передавать цифровой видеосигнал с разрешением до 4096 × 2160 и 32 аудиоканала. Распиновка порта HDMI выглядит следующим образом.

Универсальная последовательная шина (USB) заменила последовательные порты, параллельные порты, разъемы PS / 2, игровые порты и зарядные устройства для портативных устройств. Порт USB может использоваться для передачи данных, действовать как интерфейс для периферийных устройств и даже действовать как источник питания для устройств, подключенных к нему. Есть три типа портов USB: тип A, тип B или мини-USB и Micro USB.

На рисунке показаны разъемы USB различных поколений (USB 1.1/2.0/3.0) разделенные по двум видам критериев:

2) размер разъема

стандартный разъем USB
mini USB разъем
micro USB разъем

USB типа A

Порт USB Type-A представляет собой 4-контактный разъем. Существуют разные версии USB-портов типа A: USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. USB 3.0 является общепринятым стандартом и поддерживает скорость передачи данных 400 Мбит / с. Также выпущен USB 3.1, поддерживающий скорость передачи данных до 10 Гбит / с. USB 2.0 имеет черный цвет, а USB 3.0 - синий. На следующем изображении показаны порты USB 2.0 и USB 3.0.

Распиновка порта USB Type - A показана ниже. Распиновка общая для всех стандартов Типа - А.

USB типа B

Разъемы USB типа B, официально называемые разъемами Standard-B, имеют квадратную форму с небольшим закруглением или большим квадратным выступом наверху, в зависимости от версии USB. Разъемы USB Type-B поддерживаются во всех версиях USB, включая USB 3.0, USB 2.0 и USB 1.1. Второй тип разъема «B», называемый Powered-B, также существует, но только в USB 3.0. Разъемы USB 3.0 типа B часто имеют синий цвет, а разъемы USB 2.0 типа B и USB 1.1 типа B часто черные. Это не всегда так, потому что разъемы и кабели USB Type B могут быть любого цвета по выбору производителя.

Разъемы USB типа B чаще всего встречаются на больших компьютерных устройствах, таких как принтеры и сканеры. Вы также иногда найдете порты USB типа B на внешних устройствах хранения, таких как оптические приводы, дисководы для гибких дисков и корпуса жестких дисков. Штекеры USB типа B обычно находятся на одном конце кабеля USB A / B. Штекер USB типа B вставляется в гнездо USB типа B на принтере или другом устройстве, а штекер USB типа A входит в гнездо USB типа A, расположенное на главном устройстве, например, компьютере.

Разъемы USB типа B в USB 2.0 и USB 1.1 идентичны, что означает, что штекер USB типа B от одной версии USB подходит к розетке USB типа B как собственной версии, так и другой версии USB. Разъемы USB 3.0 типа B имеют другую форму, чем предыдущие, поэтому вилки не подходят к предыдущим розеткам. Однако новый форм-фактор USB 3.0 типа B был разработан таким образом, чтобы позволить предыдущим разъемам USB типа B от USB 2.0 и USB 1.1 подходить к розеткам USB 3.0 типа B. Другими словами, штекеры USB 1.1 и 2.0 типа B физически совместимы с гнездами USB 3.0 типа B, но штекеры USB 3.0 типа B несовместимы с гнездами USB 1.1 или USB 2.0 типа B. Причина изменения заключается в том, что разъемы USB 3.0 Type B имеют девять контактов, что на несколько больше, чем четыре контакта, обнаруженных в предыдущих разъемах USB Type B, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных USB 3.0. Эти штифты нужно было куда-то пропустить, поэтому форму типа B пришлось несколько изменить.

На рисунке выше показан разъем USB 3.0 Type micro B

USB типа C

USB Type-C является последней спецификацией USB и представляет собой двусторонний разъем. USB Type-C должен заменить типы A и B и считается перспективным в будущем.

Порт USB Type-C состоит из 24 контактов. Распиновка USB Type-C приведена ниже. USB Type-C может выдерживать ток 3А. Эта функция обработки высокого тока используется в новейшей технологии быстрой зарядки, при которой батарея смартфона полностью заряжается за очень короткое время.

Ethernet - это сетевая технология, которая используется для подключения вашего компьютера к Интернету и связи с другими компьютерами или сетевыми устройствами. Интерфейс, который используется для компьютерных сетей и телекоммуникаций, известен как Registered Jack (RJ), а порт RJ-45, в частности, используется для Ethernet по кабелю. Разъем RJ-45 представляет собой модульный разъем типа 8 - 8 контактов (8P - 8C). Новейшая технология Ethernet называется Gigabit Ethernet и поддерживает скорость передачи данных более 10 Гбит / с. Ниже показан порт Ethernet или LAN с разъемом типа 8P - 8C вместе с кабелем RJ-45 с вилкой. Модульный разъем 8P - 8C без ключа обычно обозначается как Ethernet RJ-45. Часто порты RJ-45 оснащены двумя светодиодами для индикации передачи и обнаружения пакетов.

Следующее изображение можно использовать для сравнения портов RJ-45 и RJ-11.

е-SATA

e-SATA - это внешний разъем Serial AT Attachment, который используется в качестве интерфейса для подключения внешних запоминающих устройств. Современные разъемы e-SATA называются e-SATAp и расшифровываются как Power e-SATA ports. Это гибридные порты, способные поддерживать как e-SATA, так и USB. Ни организация SATA, ни организация USB официально не одобрили порт e-SATAp и должны использоваться на риск пользователя.

На изображении выше показан порт e-SATAp. Он показывает, что можно подключать как устройства e-SATA, так и USB.

Читайте также: