Последовательные СОМ-порты

Еще со времен первых IBM-PC одним из самых важных средств "общения" компьютера с "внешним миром" стали последовательные порты, интерфейс которых, часто обозначаемый как RS-232, обеспечивает, наряду с предельной простотой реализации, высокую помехозащищенность на длинных линиях. В настоящее время COM-интерфейс используется для подключения мыши, для управления работой источников бесперебойного питания (ИБП), реализации инфракрасного порта, подключения внешних модемов и некоторых других устройств, но активно вытесняется более современным последовательным интерфейсом USB.

Главный элемент последовательного интерфейса - 16450 UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter - универсальный асинхронный приемо-передатчик), обеспечивающий максимальную скорость передачи данных 115200 бит/с, обычно интегрированный в микросхему южного моста системного чипсета. Физически разъемы СОМ-порта представляют собой 9-контактный (вилка) двурядный Sub-D разъем.

Пересылка данных по линии RS-232 осуществляется побитно, последовательно друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух направлениях. Передача данных осуществляется в асинхронном режиме, каждый "пакет" данных состоит из стартового бита, 8 бит данных и стопового бита, причем как прием, так и передача осуществляются с одной тактовой частотой.

Для снижения вероятности ошибок в пакет данных иногда включается дополнительный бит контроля четности. Амплитуда сигналов достигает величины +/- 12 В, благодаря чему обеспечивается высокая помехозащищенность передаваемых по кабелю данных.

BIOS современных компьютеров поддерживает до четырех СОМ-портов, причем для их обслуживания выделяются всего 2 прерывания: IRQ3 и IRQ4.

Таблица 3. Адреса и прерывания СОМ - портов

Обычно на системной плате располагаются два СОМ-порта, СОМ1 и COM2 или только СОМ1, параметры которых можно задавать непосредственно из BIOS. Если же они не используются, то лучше их отключить, чтобы освободить IRQ для других устройств. Порты COM3 и COM4, в случае необходимости их использования, оперативно создаются операционной системой Windows.

Параллельный порт

Вторым типом интерфейса внешних устройств, сохранившихся в современных компьютерах еще со времен первых IBM-PC, является параллельный интерфейс, иногда называемый, по имени фирмы-разработчика, Centronics. До сих пор этот тип интерфейса является основным для многих современных принтеров, хотя в последнее время он все активнее заменяется универсальной последовательной шиной USB. Кроме устройств печати, параллельный интерфейс раньше служил для непосредственного соединения двух компьютеров и до сих пор все еще используется в отдельных моделях сканеров. Разъем для параллельного интерфейса типа Sub-D представляет собой розетку и содержит 25 контактов, расположенных в 2 ряда. Обмен данными с периферийным устройством осуществляется по 8 шинам передачи данных со скоростью от 120 Кбайт/с до 2 Мбайт/с в зависимости от режима работы параллельного порта, которых существует несколько:

· Стандартный;

· ЕРР;

· ЕСР.

Эти режимы, наряду с адресом I/O и прерыванием IRQ, определяются в BIOS системной платы. По умолчанию используются I/O адрес 378h и IRQ7.

Стандартный параллельный порт (SPP) обеспечивает только одностороннюю передачу данных от компьютера к принтеру, но позволяет работать практически со всеми устройствами, подключаемыми к параллельному порту, хотя скорость передачи при этом не превышает 200 Кбайт/с.

Расширенный параллельный порт (ЕРР - Enhanced Parallel Port) полностью совместим со стандартным, но является двунаправленным. ЕРР использует существующие сигналы параллельного порта и осуществляет асимметричный двунаправленный обмен данными со скоростью до 2 Мбайт/с. В режиме ЕРР предусматривается возможность подключения в цепочку до 64 периферийных устройств.

Порт с расширенными возможностями (ЕСР - Extended Capability Port) является дальнейшим развитием ЕРР. ЕСР, как и ЕРР, использует протокол DMA и, предоставляя симметричный двунаправленный обмен данными, обеспечивает максимальную пропускную способность до 2,5 Мбайт/с. Одной из наиболее важных функций, реализованных в ЕСР, является сжатие данных по методу RLE. ЕСР наилучшим образом подходит для передачи больших объемов данных (например, для сканеров и принтеров).

Стандарты портов ЕРР и ЕСР включены в единый стандарт Американского института инженеров по электротехнике и электронике IEEE 1284. Для тех, кто не знает, какой режим двунаправленной передачи данных наиболее оптимален для имеющегося принтера или сканера, в BIOS есть опция ЕСР + ЕРР. Если выбрать этот режим, то устройство, подключенное к параллельному порту, сможет использовать любой из режимов ЕСР или ЕРР.

IrDA

Порт IrDA позволяет устанавливать связь с периферийным оборудованием без кабеля при помощи инфракрасного излучения на расстоянии до 1 метра. К числу такого оборудования относятся, в первую очередь, ноутбуки, карманные ПК и другие образцы мобильной техники. Сам порт IrDA основан на архитектуре коммуникационного СОМ-порта, который работает со скоростью передачи данных до 115,2 Кбит/с. Так как интерфейс IrDA использует узкий ИК-диапазон (850-900 нм) с малой мощностью излучения, то его использование не требует сертификации FCC (Федеральной комиссии по связи). Задавать режимы работы инфракрасного порта можно из BIOS системной платы.

Практически все современные системные платы имеют лишь внутренние разъемы для подсоединения приемопередатчика инфракрасного излучения, поэтому для организации полноценного интерфейса IrDA необходимо дополнительно приобрести и установить специальную многофункциональную панель в свободный отсек накопителей в корпусе системного блока. Панель имеет, наряду с портами IrDA и СОМ, еще и 2 USB, 3 стандартных аудиоразъема и комплект для мониторинга и индикации состояния. Помимо этого, возможно также использование отдельного выносного блока IrDA, подключаемого к свободному разъему СОМ- или USB-порта.

USB

К 1995 году стало ясно, что СОМ-порты изживают себя, так как не обеспечивают ни достаточную скорость обмена данными между ПК и подключенным устройством, ни возможность "горячего" подключения этих устройств. Ограничение количества подключенных к одному порту устройств также вынуждало искать замену устаревшему интерфейсу. И такая замена появилась достаточно быстро в лице универсальной последовательной шины - USB (Universal Serial Bus), предложенной консорциумом компаний во главе с Intel. Создание качественных драйверов USB задержало внедрение порта вплоть до появления Windows 98.

Шина USB обеспечивает работу 127 устройств, подключенных последовательно; необходимо при этом учитывать, что пропускная способность одного контроллера ограничена пиковой величиной 12 Мбит/с, фактически же пользователь может рассчитывать только на 700 - 900 Кбайт/с, поэтому к одному каналу можно одновременно подключить не более 3-5 устройств.

Одним из важнейших потребительских свойств шины является обеспечиваемая ею возможность "горячего" подключения самых разнообразных устройств без отключения питания. Кроме того, следует отметить способность USB организовать питание периферийных устройств непосредственно от интерфейса, но только маломощных.

USB работает по принципу "ведущий - ведомый", то есть два отдельных устройства могут обмениваться данными друг с другом только через компьютер или специальный хаб; обмен обеспечивается управляющим контроллером. Стандарт USB 1.1 больше всего подходит для подсоединения к компьютеру ограниченного числа низкоскоростных устройств. Большим достоинством шины USB является возможность использования соединительного кабеля длиной до 5 метров.

Конструктивное расположение разъемов USB на задней стенке компьютера при подключении устройства, особенно "на лету", порой доставляет определенные неудобства, поэтому обычно один из разъемов выводится на лицевую панель системного блока.

Хотя порт USB 1.1 вполне удовлетворяет потребности низкоскоростных периферийных устройств, век ее оказался недолог. "Виной" тому стала стремительно растущая мощность современных компьютеров, позволяющая выполнять на них такие задачи, как, например, ввод и обработка видеоизображений в реальном масштабе времени. Для решения этих задач требуется пропускная способность линий передачи данных, существенно большая той, которую обеспечивают существующие интерфейсы, включая USB 1.1. Новая версия контроллера USB 2.0 интегрируется во все без исключения новые чипсеты.

Основное отличие USB 2.0 - пиковая скорость передачи данных, достигающая 480 Мбит/с против 12 Мбит/с у USB 1.1, что сопоставимо со скоростью интерфейса UltraATA66 и на 20 % превосходит своего основного конкурента - IEEE 1394. С целью максимальной совместимости с большим количеством периферийного оборудования, выполненного по спецификации USB 1.1, устройства стандарта USB 2.0 могут использоваться с контроллерами и хабами стандарта 1.1, при этом скорость будет ограничена 12 Мбит/с.

Так как основополагающий принцип функционирования шины USB: принцип "ведущий - ведомый", - остался в USB 2.0 неизменным, то новый интерфейс не составит конкуренцию IEEE1394 на рынке бытовой электроники, поскольку невозможно организовать, к примеру, передачу данных с видеокамеры на цифровой магнитофон, минуя компьютер. Тем не менее, у нового стандарта есть и большой плюс: отсутствие лицензирования и необходимости выплаты лицензионных отчислений, что имеет место в случае с FireWire.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: