พอร์ตอนุกรม - คืออะไรมีไว้เพื่ออะไรและมีประเภทใด

ปัจจุบัน พอร์ตอนุกรม เป็นหนึ่งในรูปแบบการสื่อสารหลักระหว่างอุปกรณ์ภายนอกและคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน อินเทอร์เฟซที่เราสามารถพบได้ใน อุปกรณ์ต่อพ่วงทั้งหมดที่เรามีบนเดสก์ท็อปของเรา รวมถึงภายในอุปกรณ์ของเรา

ดัชนีเนื้อหา

เราจะพยายามอธิบายการ ทำงานของพอร์ตอนุกรม รวมถึง อินเทอร์เฟซหลัก ที่เราพบในปัจจุบัน และถ้าคุณไม่รู้ว่าความ แตกต่างคืออะไรกับพอร์ตขนานเรา จะใช้เวลาแยกแยะพวกเขาด้วย

พอร์ตอนุกรมคืออะไร

หากคุณดูสายเคเบิลที่คุณมีตอนนี้บนโต๊ะที่เชื่อมต่อเมาส์แป้นพิมพ์หรือ USB แฟลชไดรฟ์เข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณคุณจะเห็น อินเตอร์เฟสการสื่อสารแบบอนุกรม

พอร์ตอนุกรมเป็นอินเทอร์เฟซ การสื่อสาร ข้อมูล ดิจิตอล ซึ่งข้อมูลจะถูกส่งแบบลำดับต่อเนื่องโดยตัวนำ ด้วยวิธีนี้พอร์ตอนุกรมควรส่งข้อมูลทั้งหมดในหนึ่งบิตหลังจากที่อื่นในขณะที่พอร์ตขนานจะส่งหลายบิตพร้อมกัน อินเตอร์เฟสข้อมูลอนุกรมหรือพอร์ตอนุกรมทำงาน ภายใต้มาตรฐาน RS-232

คุณคิดว่าพอร์ตอนุกรมช้ากว่าพอร์ตขนานหรือไม่ ทุกวันนี้ เรามีพอร์ตอนุกรมที่เร็วกว่ามาก ถึงแม้ว่าแน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับมาตรฐานที่ถูกคอมเม้นต์ แต่เป็น รุ่นที่ปรับปรุง แล้วที่แสดงผลพอร์ตอนุกรมดั้งเดิมอย่างสมบูรณ์ล้าสมัย เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการติดตั้งใช้งานร่วมกันได้ดีกว่าและแพร่หลายมากขึ้น

การทำงานของพอร์ตอนุกรมและฮาร์ดแวร์

พอร์ตนี้ทำงาน แบบอะซิงโครนัส เนื่องจากโปรโตคอลที่เริ่มส่งสัญญาณด้วยสัญญาณ " เริ่มต้น " ที่เตรียมผู้รับเพื่อรับคำ (บิต) หลังจากส่งคำนี้ซึ่งจะเป็นรหัส ASCII สำหรับตัวละครแต่ละตัวสัญญาณ“ หยุด ” จะถูกส่งเพื่อให้ผู้รับอยู่หลังจากเข้ารหัสคำแล้วรอรับอีกตัวหนึ่ง

เรามีการสื่อสารแบบอนุกรมสามประเภท:

• Simplex: การส่งสัญญาณเป็นทิศทางเดียวนั่นคือมีผู้ส่งรายเดียวและตัวรับสัญญาณเดียวตัวอย่างเช่นในการสื่อสารแบบออกอากาศ ดูเพล็กซ์: ปลายแต่ละด้านสามารถเป็นตัวส่งและตัวรับพร้อมกันดังนั้นจึงใช้สายเคเบิลต่าง ๆ ในการส่งและรับหรือใช้คลื่นที่มีความถี่ต่างกันเพื่อหลีกเลี่ยงการมิกซ์ Semi-duplex: มันคล้ายกับการส่งข้อมูลแบบดูเพล็กซ์ แต่เมื่อมีการส่งสัญญาณฟังอื่น ๆ เช่นไปยัง talkies สองเครื่อง

ด้วยวิธีนี้เราต้องเข้าใจว่าในการสื่อสารกับพอร์ตอนุกรม อุปกรณ์ทั้งสองจะต้องมีอินพุตและเอาต์พุต ดังนั้นอุปกรณ์จะแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ DTE (Data Terminal Equipment) และ DCE (Data Circuit Termination Equipment). ดังนั้น คอมพิวเตอร์จะเป็น DTE ในขณะ ที่ DCE จะเป็นโมเด็ม หรือการ์ดที่ตั้งโปรแกรมได้ ในการเชื่อมต่อ DTE สองตัวหรือสอง DCEs จะต้องใช้ null null เพื่อข้ามสัญญาณทั้งสอง

ในการจัดการส่วนต่อประสานการสื่อสารเรามี ชิป UART หรือ USART (Universal Asynchronous Transmitter และ Receiver) ฟังก์ชั่นคือการแปลงสัญญาณและแรงดันไฟฟ้าของ CPU เป็นมาตรฐานการสื่อสาร ชิป UART 8250 ใช้สำหรับโปรเซสเซอร์ 8 และ 16 บิตในขณะที่ UART 16550 ใช้ สำหรับส่วนที่เหลือจากคอมพิวเตอร์ IBM

พอร์ตอนุกรม RS-232 และ Pinout

RS-232

ในประวัติศาสตร์ของการคำนวณพอร์ตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายนั้นเป็นพอร์ตที่ส่งข้อมูลอนุกรม อินเทอร์เฟซของมันได้มาตรฐานในปี 1962 ด้วย มาตรฐาน EIA / TIA RS-232C สำหรับเพื่อน ๆ RS-232 หรือ "Recommended Standard 232" ในทางกลับกัน ข้อเสนอแนะ V.24 ถูกสร้างขึ้นซึ่งกำหนดวงจรและสัญญาณของส่วนต่อประสานและ ข้อแนะนำ V.28 ซึ่งกำหนดด้านไฟฟ้า

ตัวเชื่อมต่อที่แพร่หลายที่สุดคือ DB-25 ซึ่งต่อมากลาย เป็น DB-9 ซึ่งเรียกว่า RS-232 โดยตรง มันเป็นสิ่งสำคัญที่ จะไม่สับสนตัวเชื่อมต่อนี้กับพอร์ตขนานที่มีชื่อเดียวกันแม้ว่าจะเรียกว่า D-Sub มันเป็น (และเป็น) มุ่งเน้นไปที่การใช้งานในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ภายนอกที่มีการเชื่อมต่อเพล็กซ์ ตัวอย่างเช่นโมเด็มสวิตช์และอุปกรณ์สื่อสารระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ เช่น บอร์ดที่ตั้งโปรแกรมได้หุ่นยนต์และสินค้า อุปโภคบริโภคทั่วไป อื่น ๆ เช่น เครื่องซักผ้าดิจิตอล

ต่อไปเราจะเห็นการกำหนดค่าพินของพอร์ต RS-232 ในรุ่น DB-9 และ DB-25 ในทั้งสองกรณีเรามีพินที่เป็นประโยชน์เท่ากัน

การใช้งานปัจจุบันของพอร์ตอนุกรม

คอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปปัจจุบันของเรา ไม่ได้ ใช้งาน พอร์ต RS-232 อีกต่อไปแล้ว เนื่องจาก USB เป็นอินเทอร์เฟซที่เป็นปัจจุบันที่สุดและสามารถใช้งานร่วมกับ PCB อิเล็กทรอนิกส์ได้ทุกประเภท แต่เรายังสามารถหา พอร์ตอนุกรม PCI นี้ ผ่านการ์ดเอ็กซ์แพนชันได้ หากเราอุทิศตัวเองให้กับการเขียนโปรแกรม นอกจากนี้ยังมี อะแดปเตอร์ RS-232 จำนวนมาก

นี่คือการ ใช้งานพื้นฐาน ของพอร์ต DB-9 หรือ RS-232 วันนี้

• โมเด็มสวิตช์เราเตอร์โทรศัพท์ผ่านดาวเทียมหรือโหลดบาลานเซอร์: เรายังคงพบว่าพอร์ตหรือส่วนหัวประเภทนี้อยู่ภายในหรือภายนอกเพื่อแก้ไขไมโครโค้ดของอุปกรณ์เครือข่ายรุ่นเก่าและไม่สามารถจัดการได้โดยผู้ใช้ เครื่องอ่านบาร์โค้ดอินฟราเรด: และอุปกรณ์ซูเปอร์มาร์เก็ตอื่น ๆ ที่ค่อนข้างเก่า บอร์ดที่ตั้งโปรแกรมได้ อุปกรณ์วัดไฟฟ้าและซอฟแวร์สครับ เครื่องพิมพ์: เครื่องพิมพ์ เก่าที่ไม่ได้ใช้อินเทอร์เฟซ USB หรือตัวเชื่อมต่อแบบขนานโดยทั่วไป คอมพิวเตอร์ที่ไม่มี USB เพื่ออัปเดตเฟิร์มแวร์

เหนือสิ่งอื่นใดเรากำลังพูดถึงอุปกรณ์อุตสาหกรรมและเครือข่ายซึ่งคาดว่าผู้ใช้ที่มีความรู้ด้านเทคนิคจะใช้งาน

ความเร็วพอร์ตอนุกรม (RS-232)

ก่อนที่จะดูพอร์ตอนุกรมเวอร์ชันปัจจุบันควรรู้ถึง ความเร็วที่ได้มา หลังจากการอัพเดทฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง:

ความเร็วเหล่านี้วัดเป็น บิตต่อวินาทีหรือ baud ซึ่งเป็นการวัดทั่วไปในโมเด็ม และค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับพอร์ตอนุกรมที่เรามีอยู่ในปัจจุบันเป็น USB ซอฟต์แวร์ยังถูกจัดการโดยตรงในแง่ของแบนด์วิดธ์และการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วง

วิวัฒนาการของพอร์ตอนุกรมจนถึงเวลาปัจจุบันและอินเตอร์เฟสหลัก

เราออกจากพอร์ต RS-232 เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพอร์ตอนุกรมที่ใช้มากที่สุดในวันนี้ พวกเขาทั้งหมด ทำงานภายใต้มาตรฐานของตนเอง และไม่อยู่ภายใต้เงื่อนไข RS-232 ซึ่งถูกควบคุมโดยอัตโนมัติและเป็นอิสระโดยผู้ ควบคุมของตนเอง

PS / 2

พอร์ตนี้เริ่มใช้ กับพีซี IBM ในปี 1987 และแม้กระทั่งทุกวันนี้เราพบมันบนบอร์ดปัจจุบัน ฟังก์ชั่นของมันคือการ เชื่อมต่อเมาส์หรือคีย์บอร์ด ในอินเทอร์เฟซอิสระกับ USB มันมีทั้งหมด 6 พินที่เป็นวงกลมและในระบบปฏิบัติการเราสามารถค้นหามันเป็น พอร์ต COM

มันเป็น อินเทอร์เฟซสองทิศทาง และบนบอร์ดเก่าที่มีพอร์ต RS-232 มันถูกขัดจังหวะด้วยพอร์ตนี้ นอกจากนี้มัน ไม่อนุญาตให้มีการสลับร้อน ดังนั้นคอมพิวเตอร์จะต้องเริ่มต้นใหม่เพื่อตรวจสอบอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ติดตั้งอีกครั้ง

USB (Universal Serial Bus)

วันนี้ใครไม่รู้พอร์ต USB เราสามารถอุทิศบทความทั้งหมดในอินเทอร์เฟซนี้และเราจะไม่เสร็จ มันเป็น พอร์ตอนุกรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงทุกชนิดกับคอมพิวเตอร์

อินเทอร์เฟซของมันเพียงพอกับ ตัวนำ 4 ตัว ซึ่ง แรงดันหนึ่งตัวจ่ายไฟที่ 5V ซึ่งมีสองตัวที่รับผิดชอบในการอัพโหลดและดาวน์โหลดข้อมูลและอันสุดท้ายคือการเชื่อมต่อภาคพื้นดิน ในขณะที่รุ่นอื่น ๆ เช่น micro USB มีพินที่ 5 เพื่อแยกความแตกต่างจาก Micro-A และ Micro-B รุ่นที่ใหม่กว่า USB 3.0 เป็นต้นไปจะเพิ่ม pinout เพื่อให้แบนด์วิดธ์เพิ่มขึ้น

เหล่านี้คือรุ่นและความเร็วที่เราได้ทิ้งไว้ในเวอร์ชัน 1.0 และ 1.1

• USB 2.0: ความเร็วตามทฤษฎี 480 Mbps (60 MB / s) ที่มีความจุพลังงาน 5V USB 3.0: เพิ่มความเร็วสูงสุด 5 Gbps (600 MB / s) และเรียกอีกอย่างว่า USB 3.1 Gen1 หรือ USB 3.2 Gen1 USB 3.1: แม้ว่าปัจจุบันจะเรียกว่า USB 3.1 Gen2 หรือ USB 3.2 Gen2 แต่เป็นวิธีการที่สร้างขึ้นในปี 2019 โดยเพิ่มความเร็วเป็น 10 Gbps (1.2 GB / s) USB 3.2: เพิ่มความเร็วเป็น 20 Gbps (2.4 GB / s) และเราจะพบมันด้วย USB 3.2 Gen2x2 พอร์ตนี้ใช้งานในปลายปี 2562 บนบอร์ดใหม่ของ Intel และ AMD

และ ตั้งแต่ปี 2014 เรามีพอร์ต USB Type-C ซึ่งมี 24 รายชื่อติดต่อในสองแถว เพื่อให้สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ ตัวเชื่อมต่อชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับอุปกรณ์พกพาเช่นสมาร์ทโฟนหรืออุปกรณ์ต่อพ่วง ขณะนี้ เราสามารถค้นหาประเภท USB-C 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 และ 3.2 Gen2x2 นอกจากนี้ยังสามารถใช้งานการเชื่อมต่อ DisplayPort 1.4 และ Thunderbolt 3 ได้สูงสุด 100W

Firewire

รู้จักกันในชื่อ มาตรฐาน IEEE 1394 เป็น เวอร์ชั่น USB ของ USB ก่อนที่อินเทอร์เฟซจะขยายออกไปในส่วนนี้ทำให้อินเตอร์เฟสแบบอนุกรมนี้ล้าหลังประสิทธิภาพ

มันเป็นตัวเชื่อมต่อที่คล้ายกับ USB แม้ว่าจะมีมุมที่แหลมและมี 4, 6, 9 และสูงถึง 12 ขาขึ้นอยู่กับรุ่น ปัจจุบันมันถูกแทนที่ด้วย USB 2.0 เป็นต้นไป

Firewire มี 4 เวอร์ชั่นตามแบนด์วิดท์

• Firewire 400: ทำงานที่ 50 MB / s Firewire 800: สูงถึง 100 MB / s Firewire s1600: ความเร็ว 200 MB / s Firewire s3200: รุ่นล่าสุดทำงานที่ 400 MB / s

พอร์ตวิดีโอ

พอร์ตวิดีโอยัง ทำงานภายใต้บัสประเภทอนุกรม ซึ่งเป็น D-Sub หรือที่เรียกว่า VGA, DVI ในรุ่นที่แตกต่างกันและ พอร์ต HDMI และ DisplayPort เป็นอินเทอร์เฟซปัจจุบันและใช้ร่วมกับ Thunderbolt ภายใต้ USB Type- ซี

เร็วที่สุดคือพอร์ต HDMI และ DisplayPort ในกรณีแรกเราอยู่ในเวอร์ชัน 2.0b พร้อมแบนด์วิดท์ 14.4 Gbps และในไม่ช้าเราจะไปที่เวอร์ชัน 2.1 ซึ่งเพิ่มเป็น 42.6 Gbps รองรับความละเอียดสูงสุด 8K ที่ 120 Hz และในกรณีของ DisplayPort เรามี เวอร์ชันการ ทำงาน 1.4 ที่ 49.65 Gbps รองรับความละเอียด 8K ที่ 60 Hz

อินเตอร์เฟส SATA และ PCIe

และในที่สุดอินเทอร์เฟซที่สำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์ของเรา: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) สำหรับฮาร์ดไดรฟ์และ PCIe หรือ PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) สำหรับการสื่อสารส่วนประกอบภายใน

SATA เป็นอินเทอร์เฟซที่แทนที่ PATA สำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์เก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานทั่วไป แบนด์วิดธ์สูงสุดใน รุ่น SATA III คือ 6 Gbps ซึ่งมีประมาณ 600 MB / s มันใช้ตัวเชื่อมต่อที่เล็กกว่า IDE และด้วยการเชื่อมต่ออุปกรณ์เดียวต่ออินเตอร์เฟส ใช้งานได้กับ โปรโตคอล AHCI (Advanced Host Controller Interface) และยังมีอยู่ในอินเตอร์เฟส M.2 สำหรับโซลิดสเตทไดรฟ์

PCI-Express เป็นบัสอนุกรมภายในที่เป็นแก่นสารซึ่งช่วยให้เราสามารถเชื่อมต่อส่วนประกอบความเร็วสูงเข้ากับสล็อตที่ติดตั้งบนเมนบอร์ดโดยตรง เราจะเรียก การ์ดเอ็กซ์แพนชัน เหล่านี้ ขณะนี้เราพบบอร์ดที่มี PCI-Express ในเวอร์ชัน 4.0 ซึ่งแต่ละช่องข้อมูลมีแบนด์วิดท์ 2, 000 MB / s (16 Gbps) ขึ้นและลงพร้อมกัน ซึ่งเป็นความป่าเถื่อนจริงเมื่อเทียบกับพอร์ต ภายนอก พวกเขาเชื่อมต่อ NVMe SSD การ์ดกราฟิกการ์ดเครือข่าย ฯลฯ นอกจากนี้สะพานเหนือหรือชิปเซ็ตสื่อสารกับ CPU โดยรถบัสประเภทนี้

ความแตกต่างระหว่างพอร์ตอนุกรมและพอร์ตขนาน

เรายังไม่เห็นความ แตกต่างที่สำคัญระหว่างพอร์ตอนุกรมและพอร์ตขนาน สิ่งนี้อยู่ในการทำงานของมันเนื่องจาก พอร์ตขนานส่งบิตของข้อมูลในเวลาเดียวกันและในรูปแบบของแพ็กเก็ต แต่ละบิตเหล่านี้ซึ่งสามารถเป็นตัวอย่างรหัส ASCII จะถูกส่งโดยตัวนำที่แตกต่างกันซึ่งจะมีตัวนำมากเท่าบิตที่ถูกส่งในเวลาเดียวกัน นอกจากนี้ยัง มีตัวนำพิเศษอื่น ๆ สำหรับการจับเวลาจังหวะกราวด์และสัญญาณอื่น ๆ

พอร์ตแบบขนานคือตัวอย่าง ประเภท Centronics สำหรับเครื่องพิมพ์ บัส PATA (IDE) สำหรับฮาร์ดไดรฟ์และ บัส SCSI สำหรับฮาร์ดไดรฟ์ ในพวกเขา การเชื่อมต่อร้อนไม่ได้รับอนุญาตและไม่ได้เป็นพลังของอุปกรณ์ต่อพ่วงที่เชื่อมต่อ พวกเขาสนับสนุนอุปกรณ์ต่อพ่วงน้อยกว่ามากที่เชื่อมต่อกับรถบัสเดียวกันและในปัจจุบันมีการคัดค้านส่วนใหญ่

ข้อสรุปและลิงค์ที่น่าสนใจ

พอร์ตอนุกรมในมาตรฐาน RS-232 และรุ่นที่ใหม่กว่า นั้นถูกทิ้งไว้เพื่อใช้ในอุตสาหกรรม และใช้เป็นระยะกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ผู้บริโภคเท่านั้น พอร์ตที่ทำเครื่องหมายก่อนและหลังอย่างไม่ต้องสงสัยในการเชื่อมต่อของอุปกรณ์และอุปกรณ์ต่อพ่วงโดยเฉพาะในเครือข่ายเพื่ออัปเดตเฟิร์มแวร์ของโมเด็ม

ขณะนี้ เราทุกคนใช้ USB ในรุ่นที่แตกต่างกันเนื่องจากมันเป็นพอร์ตที่เล็กกว่ามากและมีความเร็วสูงกว่ามาก นอกจากนี้ยังรองรับการเชื่อมต่อที่ร้อนแรง (Plug And Play) และแม้กระทั่ง แหล่งจ่ายไฟสูงถึง 100W ในอินเตอร์เฟซ Thunderbolt 3 ภายใต้ USB Type-C ที่สามารถเข้าถึงได้สูงถึง 40 Gbps

หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพอร์ตหรือเครือข่ายเราจะฝากบทความเหล่านี้ไว้กับคุณ:

คุณรู้หรือไม่ว่าพอร์ต RS-232 คุณเคยใช้หรือไม่ หากคุณรู้จักโพสต์ซีรี่ส์เพิ่มเติมหรือมีคำถามใด ๆ คุณสามารถฝากไว้ในความคิดเห็น