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串行端口的工作原理

来源:
2023-01-31
类别:基础知识
eye 10
文章创建人 拍明芯城

  

PC 背面的两个串行端口


  PC 背面的两个串行端口被认为是与计算机最基本的外部连接之一, 串行端口 20 多年来一直是大多数计算机不可或缺的一部分。尽管许多较新的系统已经完全取消了串行端口,转而支持 USB 连接,大多数 调制解调器 仍然使用串行端口,就像一些打印机一样, 掌上电脑 和 数码相机.很少有计算机具有两个以上的串行端口。

  本质上,串行端口提供标准连接器和协议,使您可以将调制解调器等设备连接到计算机。在本期 东西是如何工作的,您将了解并行端口和串行端口之间的区别,每个引脚的作用以及什么是流量控制。

  需要UART需求

  

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  这款 40 引脚双列直插式封装 (DIP) 芯片是美国国家半导体 NS16550D UART 芯片的变体。所有电脑 操作系统 今天使用支持串行端口,因为串行端口已经存在了几十年。 并行端口 是较新的发明,比串行端口快得多。 接口端口 只有几年的历史,可能会在未来几年内完全取代串行和并行端口。

  “串行”这个名称来自串行端口“序列化”数据的事实。也就是说,它需要一个 字节 数据,并一次传输字节中的 8 位。优点是串行端口只需要一根线即可传输 8 位(而并行端口需要 8 位)。缺点是传输数据所需的时间是有 8 根电线时花费的 8 倍。串行端口降低了电缆成本并使电缆更小。

  在每个数据字节之前,串行端口发送一个起始位,该起始位是值为 0 的单个位。在每个数据字节之后,它会发送一个停止位来表示该字节已完成。它还可能发送奇偶校验位。

  串行端口,也称为 通信 (COM) 端口是 双向.双向通信允许每个设备接收和传输数据。串行设备使用不同的引脚来接收和传输数据 - 使用相同的引脚会将通信限制为 半双工,这意味着信息一次只能沿一个方向传播。使用不同的引脚允许 全双工 通信,其中信息可以同时在两个方向上传播。

  串口依赖于特殊的控制器芯片, 通用异步接收器/发射器 (UART),以正常运行。UART芯片获取计算机系统总线的并行输出,并将其转换为串行形式,通过串行端口进行传输。为了更快地运行,大多数UART芯片都内置了 缓冲区 从 16 到 64 KB 不等。该缓冲器允许芯片 缓存 在处理流出到串行端口的数据时,从系统总线传入的数据。虽然大多数标准串行端口的最大传输速率为 115 Kbps(千比特每秒),但高速串行端口,例如 增强型串行端口 (ESP) 和 超级增强型串行端口 (超级 ESP),可以达到460 Kbps的数据传输速率。

  串行连接

  

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  9 针和 25 针串行连接器特写串行端口的外部连接器可以是 9 针或 25 针。最初,串行端口的主要用途是将调制解调器连接到您的计算机。引脚分配反映了这一点。让我们仔细看看连接调制解调器时每个引脚会发生什么。

  9 针连接器:

  载波检测 - 确定调制解调器是否连接到工作正常的电话线。

  接收数据 - 计算机接收从调制解调器发送的信息。

  传输数据 - 计算机将信息发送到调制解调器。

  数据终端就绪 - 计算机告诉调制解调器它已准备好通话。

  信号接地 - 引脚接地。

  数据集就绪 - 调制解调器告诉计算机它已准备好通话。

  请求发送 - 计算机询问调制解调器是否可以发送信息。

  清除以发送 - 调制解调器告诉计算机它可以发送信息。

  振铃指示器 - 拨打电话后,计算机会确认检测到振铃的信号(从调制解调器发送)。

  25 针连接器:

  未使用

  传输数据 - 计算机将信息发送到调制解调器。

  接收数据 - 计算机接收从调制解调器发送的信息。

  请求发送 - 计算机询问调制解调器是否可以发送信息。

  清除以发送 - 调制解调器告诉计算机它可以发送信息。

  数据集就绪 - 调制解调器告诉计算机它已准备好通话。

  信号接地 - 引脚接地。

  接收线路信号检测器 - 确定调制解调器是否连接到工作正常的电话线。

  未使用:发射电流环路回路返回 (+)

  未使用

  未使用:传输电流环路数据 (-)

  未使用

  未使用

  未使用

  未使用

  未使用

  未使用

  未使用:接收电流环路数据 (+)

  未使用

  数据终端就绪 - 计算机告诉调制解调器它已准备好通话。

  未使用

  振铃指示器 - 拨打电话后,计算机会确认检测到振铃的信号(从调制解调器发送)。

  未使用

  未使用

  未使用:接收电流环路返回 (-)

  通过引脚发送的电压可以处于两种状态之一, 上 或 关闭.开(二进制值“1”)表示引脚正在传输 -3 到 -25 伏之间的信号,而关(二进制值“0”)意味着它正在传输 +3 到 +25 伏之间的信号......

  顺其自然

  

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  双串口卡串行通信的一个重要方面是 流控制.这是一台设备告诉另一台设备停止发送数据一段时间的能力。命令发送请求 (RTS)、清除发送 (CTS)、数据终端就绪 (DTR) 和数据集就绪 (DSR) 用于启用流控制。

  让我们看一个流量控制如何工作的示例:您有一个以 56 Kbps 通信的调制解调器。计算机和调制解调器之间的串行连接以 115 Kbps 的速度传输,速度是原来的两倍多。这意味着调制解调器从计算机获取的数据多于通过电话线传输的数据。即使调制解调器有一个 128K 的缓冲区来存储数据,它仍然会很快耗尽缓冲区空间,并且无法在流入的所有数据时正常运行。

  通过流控制,调制解调器可以在计算机溢出调制解调器缓冲区之前停止数据流。计算机不断在“请求发送”引脚上发送信号,并在“清除发送”引脚上检查信号。如果没有“清除发送”响应,计算机将停止发送数据,等待“清除发送”,然后再恢复。这允许调制解调器保持数据流平稳运行。

  常见问题

  串口用在哪里?

  串行端口用于连接使用串行通信的设备。这包括鼠标、键盘、调制解调器和某些类型的打印机等设备。

  串口有什么用?

  串行端口通常用于将鼠标、键盘或其他外围设备连接到计算机。



责任编辑:David

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