Что такое COM-порт и для чего он использовался. Как работает последовательная передача данных. Где применяются COM-порты сегодня. Какие преимущества имеют последовательные интерфейсы перед современными портами.
История появления и развития COM-портов
COM-порт, также известный как последовательный порт, имеет богатую историю в мире компьютерных технологий. Этот интерфейс появился задолго до эры персональных компьютеров и сыграл важную роль в развитии компьютерных коммуникаций.
Первые COM-порты были разработаны в 1960-х годах для передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. Они быстро стали стандартом для подключения модемов, терминалов и других устройств связи.
С появлением персональных компьютеров в 1980-х годах COM-порты стали неотъемлемой частью архитектуры ПК. Они использовались для подключения широкого спектра устройств, включая:
- Модемы для доступа в интернет
- Мыши и другие устройства ввода
- Принтеры и плоттеры
- Терминалы и дисплеи
- Специализированное промышленное оборудование
Несмотря на появление более современных интерфейсов, таких как USB, COM-порты продолжают использоваться в некоторых областях и по сей день. Их надежность и простота делают их незаменимыми в определенных сценариях использования.
Принцип работы последовательного порта
Как работает COM-порт и чем он отличается от других интерфейсов? Ключевой особенностью COM-порта является последовательная передача данных. Это означает, что информация передается побитно, один бит за другим.
Процесс передачи данных через COM-порт включает следующие этапы:
- Данные разбиваются на отдельные биты
- Биты передаются последовательно по одной линии
- Принимающее устройство собирает биты обратно в байты данных
Для обеспечения правильной передачи данных используются специальные сигналы:
- Стартовый бит — указывает начало передачи
- Стоповый бит — сигнализирует об окончании передачи
- Биты четности — позволяют обнаружить ошибки при передаче
Такой подход обеспечивает надежную передачу данных даже на больших расстояниях и в условиях электромагнитных помех.
Технические характеристики COM-портов
COM-порты обладают рядом уникальных технических характеристик, которые определяют их функциональность и области применения:
- Скорость передачи данных: до 115200 бод (бит в секунду)
- Максимальная длина кабеля: до 15 метров
- Напряжение сигнала: от -15В до +15В
- Стандартные разъемы: DB-9 и DB-25
Важной особенностью COM-портов является использование стандарта RS-232 для передачи данных. Этот стандарт определяет электрические характеристики и протокол обмена данными.
Распиновка разъема DB-9
Наиболее распространенным разъемом для COM-портов является 9-пиновый DB-9. Каждый пин имеет свое назначение:
- DCD (Data Carrier Detect) — обнаружение несущей
- RXD (Receive Data) — прием данных
- TXD (Transmit Data) — передача данных
- DTR (Data Terminal Ready) — готовность терминала
- GND (Ground) — земля
- DSR (Data Set Ready) — готовность данных
- RTS (Request To Send) — запрос на передачу
- CTS (Clear To Send) — готовность к передаче
- RI (Ring Indicator) — индикатор вызова
Понимание назначения каждого пина важно при подключении и настройке устройств, использующих COM-порт.
Преимущества COM-портов перед современными интерфейсами
Несмотря на появление более современных интерфейсов, таких как USB, COM-порты обладают рядом преимуществ, которые делают их незаменимыми в определенных сценариях использования:
- Высокая помехоустойчивость благодаря использованию высоких напряжений сигнала
- Возможность работы на больших расстояниях (до 15 метров) без использования повторителей
- Простота протокола, что облегчает разработку устройств и программного обеспечения
- Низкая загрузка процессора при обмене данными
- Возможность прямого управления сигналами порта на аппаратном уровне
Эти преимущества особенно важны в промышленных применениях, где требуется надежная связь в условиях электромагнитных помех.
Современное применение COM-портов
Хотя COM-порты уже не так распространены в персональных компьютерах, они продолжают активно использоваться в ряде областей:
- Промышленная автоматизация и управление оборудованием
- Медицинское оборудование
- Системы безопасности и видеонаблюдения
- Торговое оборудование (кассовые аппараты, сканеры штрих-кодов)
- Навигационные системы и GPS-приемники
- Научное и измерительное оборудование
В этих областях COM-порты ценятся за их надежность, простоту использования и совместимость с существующим оборудованием.
Виртуальные COM-порты и их применение
С уменьшением количества физических COM-портов в современных компьютерах возникла необходимость в виртуальных COM-портах. Что такое виртуальный COM-порт и как он работает?
Виртуальный COM-порт — это программная эмуляция физического COM-порта. Он позволяет использовать программное обеспечение, разработанное для работы с COM-портами, на компьютерах без физических последовательных интерфейсов.
Основные сценарии использования виртуальных COM-портов включают:
- Подключение устройств через USB с использованием драйвера виртуального COM-порта
- Создание пар виртуальных COM-портов для тестирования программного обеспечения
- Передача данных между приложениями через виртуальные COM-порты
- Эмуляция устаревшего оборудования в современных системах
Виртуальные COM-порты позволяют сохранить совместимость с существующим программным обеспечением и оборудованием при переходе на современные интерфейсы.
Настройка и использование COM-портов в Windows
Для эффективного использования COM-портов в современных операционных системах важно понимать, как их настраивать и использовать. В Windows настройка COM-портов выполняется через Диспетчер устройств:
- Откройте Диспетчер устройств (Win+X, затем выберите «Диспетчер устройств»)
- Найдите раздел «Порты (COM и LPT)»
- Выберите нужный COM-порт и откройте его свойства
- В закладке «Параметры порта» можно настроить скорость передачи данных, количество бит данных, четность и другие параметры
При работе с COM-портами в Windows следует учитывать несколько важных моментов:
- Номера COM-портов должны быть уникальными для каждого устройства
- Некоторые программы могут работать только с COM-портами с номерами от 1 до 4
- При использовании USB-to-Serial адаптеров может потребоваться установка дополнительных драйверов
Правильная настройка COM-портов обеспечивает стабильную работу подключенных устройств и программного обеспечения.
Последовательный порт, он же COM-порт
Наряду с параллельным портом COM-порт, или последовательный порт является одним из традиционных портов ввода-вывода компьютера, использовавшимся еще в первых ПК. Хотя в современных компьютерах COM-порт имеет ограниченное применение, тем не менее, информация о нем, возможно, будет полезной многим пользователям.
Содержание статьи
- Назначение последовательного порта – история и современное использование
- Принцип работы последовательного порта и его отличие от параллельного
- Последовательный интерфейс RS-232
- Конфигурирование и прерывания
- Заключение
Назначение последовательного порта – история и современное использование
Последовательный порт, как и параллельный, появился задолго до появления персональных компьютеров архитектуры IBM PC. В первых персоналках COM-порт использовался для подсоединения периферийных устройств. Однако сфера его применения несколько отличалась от сферы применения параллельного порта.
Если параллельный порт использовался в основном для подключения принтеров, то COM-порт (кстати, приставка COM – это всего лишь сокращение от слова communication) обычно применялся для работы с телекоммуникационными устройствами, такими, как модемы. Тем не менее, к порту можно подключить, например, мышь, а также другие периферийные устройства.
COM-порт, основные сферы применения:
- Подключение терминалов
- ~ внешних модемов
- ~ принтеров и плоттеров
- ~ мыши
- Прямое соединение двух компьютеров
В настоящее время сфера применения СОМ-порта значительно сократилась благодаря внедрению более быстрого и компактного, и, кстати, тоже последовательного, интерфейса USB. Почти вышли из употребления внешние модемы, рассчитанные на подключение к порту, а также «COM-овские» мыши. Да и редко кто теперь соединяет два компьютера при помощи нуль-модемного кабеля.
Тем не менее, в ряде специализированных устройств последовательный порт до сих используется.
Принцип работы последовательного порта и его отличие от параллельного
В отличие от параллельного (LPT) порта, последовательный порт передает данные побитно по одной-единственной линии, а не по нескольким одновременно. Последовательности битов группируются в серии данных, начинающиеся стартовым битом и кончающиеся стоповым битом, а также битами контроля четности, использующимися для контроля ошибок. Отсюда происходит и еще одно английское название, которое имеет последовательный порт – Serial Port.
Последовательный порт имеет две линии, по которым передаются собственно данные – это линии для передачи данных от терминала (ПК) к коммуникационному устройству и обратно.
Кроме того, существует еще несколько управляющих линий. Обслуживает Serial port специальная микросхема UART, которая способна поддерживать относительно высокую скорость передачи данных, достигающую 115 000 бод (байт/с). Правда, стоит отметить, что реальная скорость обмена информацией зависит от обоих коммуникационных устройств. Кроме того, в функции контроллера UART входит преобразование параллельного кода в последовательный и обратно.
Порт использует электрические сигналы сравнительного высокого напряжения – до +15 B и -15 В. Уровень логического нуля последовательного порта составляет +12 В, а логической единицы – -12 В. Такой большой перепад напряжений позволяет гарантировать высокую степень помехоустойчивости передаваемых данных. С другой стороны, используемые в Serial port высокие напряжения требуют сложных схемотехнических решений. Это обстоятельство также поспособствовало снижению популярности порта.
Последовательный интерфейс RS-232
Работа Serial port на ПК базируется на стандарте передачи данных для последовательных устройств RS-232.
Этот стандарт описывает процесс обмена данными между телекоммуникационным устройством, например, модемом и компьютерным терминалом. Стандарт RS-232 определяет электрические характеристики сигналов, их назначение, длительность, а также размеры коннекторов и схему выводов для них. При этом RS-232 описывает лишь физический уровень процесса передачи данных и не касается используемых при этом транспортных протоколов, которые могут меняться в зависимости от используемого коммуникационного оборудования и программного обеспечения.
Стандарт RS-232 был создан в 1969 г, а его последняя версия, TIA 232, вышла в 1997 г. В настоящее время RS-232 считается устаревшим, однако большинство операционных систем до сих пор его поддерживает.
В современных компьютерах разъем Serial port представляет собой 9-штырьковый разъем типа «вилка» DB-9, хотя стандарт RS-232 описывает также разъем с 25–ю контактами – DB-25, который часто применялся на старых компьютерах. Разъем DB-9 обычно расположен на системной плате ПК, хотя в старых компьютерах он мог находиться на специальной мультикарте, вставляемой в слот расширения.
9- штырьковое гнездо DB-9 на материнской плате
Разъем DB-9 на кабеле подключаемого к порту устройства
В отличие от параллельного порта, разъемы с обеих сторон двустороннего последовательного кабеля идентичны. Помимо линий для передачи самих данных, порт содержит несколько служебных линий, по которым между терминалом (компьютером) и телекоммуникационным устройством (модемом) может передаваться управляющая информация. Хотя теоретически для работы последовательного порта достаточно лишь трех каналов – прием данных, передача данных и земля, практика показала, что наличие служебных линий делает связь более эффективной, надежной и, как следствие, более быстрой.
Назначение линий разъема Serial port DB-9 согласно RS-232 и их соответствие контактам разъема DB-25:
| Контакт DB-9 | Английское название | Русское название | Контакт DB-25 |
| 1 | Data Carrier Detect | Несущая обнаружена | 8 |
| 2 | Transmit Data | Передаваемые данные | 2 |
| 3 | Receive Data | Принимаемые данные | 3 |
| 4 | Data Terminal Ready | Готовность терминала | 20 |
| 5 | Ground | Земля | 7 |
| 6 | Data Set Ready | Готовность передающего устройства | 6 |
| 7 | Request To Send | Запрос на отправку данных | 4 |
| 8 | Clear To Send | Передача данных разрешена | 5 |
| 9 | Ring Indicator | Индикатор звонка | 22 |
Конфигурирование и прерывания
Поскольку в компьютере может быть несколько последовательных портов (до 4), то в системе для них выделяется два аппаратных прерывания — IRQ 3 (COM 2 и 4) и IRQ 4 (COM 1 и 3) и несколько прерываний BIOS.
Многие коммуникационные программы, а также встроенные модемы используют для своей работы прерывания и адресное пространство портов COM. При этом обычно применяются не реальные порты, а так называемые виртуальные порты, которые эмулируются самой операционной системой.
Как и в случае многих других компонентов материнской платы, параметры работы портов COM, в частности, значения прерываний BIOS, соответствующих аппаратным прерываниям, можно настроить через интерфейс BIOS Setup. Для этого используются такие опции BIOS, как COM Port, Serial Port, Onboard Serial Port, Serial Port Address, и т.п.
Заключение
Последовательный порт ПК в настоящее время не является широко используемым средством для ввода-вывода информации. Тем не менее, поскольку существует большое количество оборудования, прежде всего, телекоммуникационного назначения, созданного для работы с последовательным портом, а также благодаря некоторым достоинствам протокола последовательной передачи данных RS-232, последовательный интерфейс пока еще не следует списывать со счетов, как абсолютно устаревший рудимент архитектуры персонального компьютера.
Порекомендуйте Друзьям статью:
Что такое порты, какие бывают и зачем они нужны? — FenixHost на vc.ru
2057 просмотров
В компьютерах есть два вида портов — физические и программные (или сетевые):
Физический порт — это разъём на компьютере, с помощью которого можно подключить флешку, сетевой кабель, принтер, наушники и так далее. Физический порт обменивается электричеством с устройством, который вставлен в этот порт.
Сетевой порт — то число, которое записывается в заголовках протоколов транспортного уровня сетевой модели OSI. Оно используется для определения программы или процесса-получателя пакета в пределах одного IP-адреса.Порты позволяют определить сетевые приложения, работающие на компьютере, множество которых может быть запущено одновременно. Основными сетевыми программами могут быть:
- WEB-сервер – предоставляет трансляцию данных с веб-сайтов;
- Сервер почты – позволяет обмениваться электронными письмами;
- FTP-сервер – обеспечивает передачу информации.
Порт отображается в виде 16 битного числа от 1 до 65535, которое доступно приложениям для того, чтобы обмениваться трафиком. Организация IANA регламентирует использование портов, так как именно она предоставляет стандарты при работе с портами.Имеющееся количество портов предоставляет корректную работу всех приложений, которым необходимо использовать сетевое соединение.
Порты обеспечивают доступ в глобальную сеть не только программам, которые были установлены пользователем. Бывают ситуации, когда вредоносные программы размещаются в систему самостоятельно и открывают порт без ведома пользователя. И уже с помощью открытого порта могут считывать личную информацию, находящуюся на компьютере. Поэтому необходимо знать, какие основные порты требуются пользователю и каким образом можно их открывать и закрывать.
Для чего нужны порты?
Основным предназначением сетевых портов является прием и передача данных определенного вида, а также устранение ошибки неоднозначности при попытке установить связь с хостом по IP-адресу.
Для обеспечения трансляции данных с веб-сервера необходимо указать IP адрес хоста и номер порта, определяющий программу веб-сервера.
Физические порты при подключении определяют, к какой программе относятся данные, которые получает сетевая плата. Например, для использования порта одновременно сетью и интернетом пользуются разные программы:
- ОС запрашивает обновления безопасности на сервере;
- браузер загружает страницу в соцсети;
- различные мессенджеры отправляют и принимают сообщения;
- фоном пользуетесь видеозвонком, который тоже отправляет видеоданные;
- различные облачные диски синхронизируют данные.
Порты TCP не пересекаются с портами UDP: порт 1234 протокола TCP не будет мешать обмену данными по протоколу UDP через порт 1234.В большинстве UNIX-подобных ОС прослушивание портов с номерами 0—1023 требует особых привилегий. Другие номера портов выдаются операционной системой первым запросившим их процессам.
Некоторые популярные программы-анализаторы трафика и сетевые брандмауэры используют общепринятые обозначения номеров портов для определения протокола передачи данных, что не всегда корректно. В некоторых случаях сетевые службы используют нестандартные номера портов или используют номера портов не по заявленному назначению.
Что можно сделать с портом?
Порт можно открыть, чтобы система знала, куда отдавать данные, пришедшие по этому адресу.
Порт можно закрыть, чтобы данные больше не передавались. Они будут игнорироваться.
Порт можно пробросить. Например, можно научить систему, что если запрос пришёл на порт 1212 — отправить его на порт 2121. Так устроены многие сетевые маршрутизаторы и, в частности, ваш интернет-провайдер.
Порты можно просканировать. Перебрать все числа от 0 до 65535, чтобы посмотреть, придёт ли с какого-нибудь из них ответ. Если придёт, то значит на этом порте сидит какая-то программа.
Порт можно заблокировать.
Например, сказать вашему роутеру на работе или дома, чтобы все запросы на определённый порт выбрасывались или переадресовывались.
Порт можно задать. Если вы знаете, что какой-то порт у вас заблокирован, то можно задать для этой программы другой порт и общаться через него. Однако не все программы это поддерживают.
Можно ничего не делать — с точки зрения пользователя всё работает само.
Есть ещё кое-что, о чём нужно знать, знакомясь с тем, что такое порты компьютера. Это специальные термины, которые характеризуют состояние портов:
- Интернет-сокеты — файловые дескрипторы, конкретизирующие IP адрес и ассоциированный с ним номер порта плюс специальный протокол передачи, который будет работать с данными
- Привязка — процесс использования службой или сервисом интернет-сокета при передаче и приёме файлов
- Прослушивание — попытка связаться службой или сервисом с портом/протоколом/IP адресом или комбинацией этих составляющих сетевой идентификации системы с целью стать на ожидание запросов со стороны клиента сервиса
- Сканирование портов — проверка состояния портов с целью распознать их готовность к дальнейшим действиям
Что такое COM-порт?
Итак, что такое COM-порты? Это асинхронные интерфейсы, которые могут передавать по одному биту данных за раз при подключении к последовательному устройству.
Обозначение COM связано с их использованием в качестве коммуникационных портов на IBM-совместимых компьютерах. В традиционных персональных компьютерах COM1 и COM2 часто использовались для подключения устройства последовательного порта, такого как модем или мышь. Вот как выглядит COM-порт DB9.
Последовательные устройства — это элементы электронного оборудования, характеризующиеся способом передачи данных. Информация отправляется и принимается побитно, что обеспечивает простой и надежный метод связи.
Что такое последовательный порт на компьютере? Последовательные порты не входят в стандартную комплектацию большинства новых настольных и портативных компьютеров. Последовательные порты RS232, используемые в прошлом, обычно заменяются одним или несколькими интерфейсами USB. Это не означает, что вы не можете подключить устройство с последовательным портом к новому компьютеру. Вы можете использовать адаптер USB-последовательный порт, который может предоставлять один или несколько COM-портов машинам, на которых не установлены последовательные интерфейсы.
Есть много доступных решений, и большинство из них недороги и просты в реализации.
Адаптеры работают путем установки драйвера устройства на компьютер с ОС Windows. Драйвер представляет собой программу, позволяющую компьютеру использовать адаптер USB-RS232 вместо последовательного интерфейса. Это делается путем создания виртуального COM-порта, который работает идентично физическому порту, содержащемуся на материнской плате машины.
Для чего используются последовательные порты? USB-интерфейсы в значительной степени заменили COM-порты как более быстрый способ последовательной передачи данных. Большинство компьютеров оснащены внутренними модемами, что устраняет необходимость во внешних последовательных устройствах. Точно так же мыши, подключенные к COM, больше не широко используются для ввода данных. Нуль-модемные кабели можно использовать с последовательными интерфейсами для соединения двух компьютеров, но этот метод сейчас используется редко.
Последовательные порты до сих пор используются во многих специализированных ситуациях. Некоторыми примерами являются камеры наблюдения и оборудование, используемое для реализации промышленной автоматизации. Они используют интерфейс RS232, который до сих пор поддерживается оборудованием многих современных компьютеров. Поскольку многие экономичные программные и аппаратные решения для последовательной передачи данных через Ethernet позволяют использовать COM-порты на машинах, которые ими не оснащены, можно ожидать, что протокол RS232 будет существовать некоторое время. COM-порт также имеет то преимущество, что может питать 15-метровый экранированный кабель. Сопоставимый USB-кабель будет иметь длину не более 5 метров.
Типы последовательных портов Последовательные порты бывают двух стандартных конфигураций. Обычно это штекерные разъемы с 9 или 25 контактами. Параллельные порты, которые используются для подключения партнерского кабеля, представляют собой 25-контактные гнездовые разъемы.
Принятый способ именования портов на персональных компьютерах помечает последовательные интерфейсы как COM1 и COM2, а LPT1 обозначает параллельный порт. Каждый контакт используется для определенной функции, такой как отправка и получение данных или отправка сообщения о готовности терминала. По сути, любой интерфейс, совместимый с протоколом RS232, является последовательным портом.
Протокол RS232 используется многими производителями устройств. Вы найдете последовательное подключение, встроенное в такие устройства, как приемники GPS, датчики промышленной автоматизации, сканеры штрих-кодов и компьютерные мониторы, и это лишь некоторые из них.
UART UART означает универсальный асинхронный приемник/передатчик. Это аппаратное устройство, которое транслирует данные между параллельным и последовательным портами компьютера. Обработка UART передает байт данных последовательно бит за битом.
Затем данные преобразуются обратно в полный байт на другом конце соединения. Использование этой технологии делает неважным, используется ли для передачи данных параллельный или последовательный порт.
Что такое COM-порт?
Итак, что такое COM-порты? Это асинхронные интерфейсы, которые могут передавать по одному биту данных за раз при подключении к последовательному устройству. Обозначение COM связано с их использованием в качестве коммуникационных портов на IBM-совместимых компьютерах. В традиционных персональных компьютерах COM1 и COM2 часто использовались для подключения устройства последовательного порта, такого как модем или мышь. Вот как выглядит COM-порт DB9.
Что такое последовательное устройство?Последовательные устройства — это элементы электронного оборудования, характеризующиеся способом передачи данных. Информация отправляется и принимается побитно, что обеспечивает простой и надежный метод связи.
Что такое последовательный порт на компьютере? Последовательные порты не входят в стандартную комплектацию большинства новых настольных и портативных компьютеров.
Последовательные порты RS232, используемые в прошлом, обычно заменяются одним или несколькими интерфейсами USB. Это не означает, что вы не можете подключить устройство с последовательным портом к новому компьютеру. Вы можете использовать адаптер USB-последовательный порт, который может предоставлять один или несколько COM-портов машинам, на которых не установлены последовательные интерфейсы. Есть много доступных решений, и большинство из них недороги и просты в реализации.
Адаптеры работают путем установки драйвера устройства на компьютер с ОС Windows. Драйвер представляет собой программу, позволяющую компьютеру использовать адаптер USB-RS232 вместо последовательного интерфейса. Это делается путем создания виртуального COM-порта, который работает идентично физическому порту, содержащемуся на материнской плате машины.
Для чего используются последовательные порты? USB-интерфейсы в значительной степени заменили COM-порты как более быстрый способ последовательной передачи данных.
Большинство компьютеров оснащены внутренними модемами, что устраняет необходимость во внешних последовательных устройствах. Точно так же мыши, подключенные к COM, больше не широко используются для ввода данных. Нуль-модемные кабели можно использовать с последовательными интерфейсами для соединения двух компьютеров, но этот метод сейчас используется редко.
Последовательные порты до сих пор используются во многих специализированных ситуациях. Некоторыми примерами являются камеры наблюдения и оборудование, используемое для реализации промышленной автоматизации. Они используют интерфейс RS232, который до сих пор поддерживается оборудованием многих современных компьютеров. Поскольку многие экономичные программные и аппаратные решения для последовательной передачи данных через Ethernet позволяют использовать COM-порты на машинах, которые ими не оснащены, можно ожидать, что протокол RS232 будет существовать некоторое время. COM-порт также имеет то преимущество, что может питать 15-метровый экранированный кабель.
Сопоставимый USB-кабель будет иметь длину не более 5 метров.
Последовательные порты бывают двух стандартных конфигураций. Обычно это штекерные разъемы с 9 или 25 контактами. Параллельные порты, которые используются для подключения партнерского кабеля, представляют собой 25-контактные гнездовые разъемы. Принятый способ именования портов на персональных компьютерах помечает последовательные интерфейсы как COM1 и COM2, а LPT1 обозначает параллельный порт. Каждый контакт используется для определенной функции, такой как отправка и получение данных или отправка сообщения о готовности терминала. По сути, любой интерфейс, совместимый с протоколом RS232, является последовательным портом.
Устройства, использующие последовательные порты Протокол RS232 используется многими производителями устройств. Вы найдете последовательное подключение, встроенное в такие устройства, как приемники GPS, датчики промышленной автоматизации, сканеры штрих-кодов и компьютерные мониторы, и это лишь некоторые из них.
