串行端口-它的用途，用途和类型

什么是串口

如果您看一下桌上目前将键盘鼠标或USB闪存驱动器连接到计算机的电缆，您将看到串行通信接口。

串行端口是一种数字数据通信接口，其中的信息通过导体一点一点地顺序传输 。通过这种方式，串行端口应以一个位接一个地发送所有信息，而并行端口将同时发送多个位。串行数据接口或串行端口在RS-232标准下工作。

那么，您认为串行端口比并行端口慢吗？如今， 我们有更快的串行端口 。尽管这些当然不一定符合注释的标准，但它们是改进的版本 ，完全使本机串行端口过时。最容易实现，具有更好的兼容性并且无限地广泛使用。

串口和硬件操作

该端口异步工作 ，这要归功于协议使用“ 开始 ”信号启动传输的协议，该信号使接收器准备好接收字（位）。发送该单词（每个字符将是一个ASCII码）后，将发送一个“ stop ”信号，以便接收器在对该单词进行编码后休息，并等待接收另一个单词。

我们有三种类型的串行通信：

单纯形（Simplex） ：传输是单向的，即，例如，在广播通信中只有一个发送者和一个接收者。双工：两端可以同时是发送器和接收器，因此使用不同的电缆进行发送和接收，或者使用具有不同频率的波来避免混合。 半双工 ：类似于双工传输，但是当一个传输另一方时，例如侦听两个对讲机。

这样，我们必须了解，在与串行端口进行通信时， 两个设备都必须具有输入和输出，因此将这些设备分为DTE （数据终端设备）和DCE （数据电路终端设备）类别。。因此，计算机将用于DTE，而DCE将用于调制解调器或可编程卡。要连接两个DTE或两个DCE，应使用空桥来交叉两个信号。

为了管理通信接口，我们有一个UART或USART芯片 （通用异步发送器和接收器）。其功能是将CPU的信号和电压转换为通信标准。 UART 8250芯片用于8位和16位处理器，而UART 16550用于 IBM计算机的其余部分。

RS-232和Pinout串行端口

RS-232

在计算历史上，使用最广泛的端口是传输串行数据的端口。 它的接口在1962年通过EIA / TIA RS-232C标准 （对于朋友，RS-232或“推荐标准232”）进行了标准化。反过来，创建了建议V.24 ，它定义了接口的电路和信号，并创建了建议V.28，它定义了电气方面。

最广泛使用的连接器是DB-25 ，后来简化为DB-9 ，直接称为RS-232。重要的是，不要将此连接器与同名并行端口混淆，尽管它被称为D-Sub 。它一直（并且一直）专注于在计算机与带有双工连接的外部设备之间的连接中的使用。例如，调制解调器，交换机和其他工业自动化通信设备，例如可编程板，机器人和其他普通消费类产品，例如数字洗衣机。

接下来，我们将在版本DB-9和DB-25中看到RS-232端口的引脚配置。在这两种情况下，我们具有相同数量的有用引脚。

串口的当前用途

由于USB是最新的接口，并且实际上与所有类型的电子PCB兼容，因此我们当前的台式计算机不再具有RS-232端口 。但是，如果我们致力于编程，我们仍然可以通过扩展卡找到该PCI串行端口 。另外，还有许多RS-232转USB适配器。

这些是当今DB-9或RS-232端口的基本用途

调制解调器，交换机，路由器，卫星电话或负载均衡器 ：我们仍然在内部或外部找到此类端口或标头，以修改较旧的网络设备的微码，并且无法由用户管理。 红外条形码读取器 ：以及其他相对较旧的超市设备。 可编程板 ，电气测量设备和软件洗涤器。 打印机 ：不使用USB接口或并行连接器的较旧打印机 ，通常是没有USB更新固件的计算机。

最重要的是，我们谈论的是工业和网络设备，具有技术知识的用户期望在其中使用。

串口速度（RS-232）

在查看串行端口的当前版本之前，值得了解一下硬件和外围设备更新后达到的速度：

这些速度以每秒比特数或波特率来度量，这是调制解调器中的常用度量，并且与我们目前作为USB的串行端口相比，速度非常低。还可以通过软件直接管理带宽和与外围设备的连接。

串行端口到当前时间和主要接口的演变

我们将RS-232端口留在后面，以了解有关当今最常用的串行端口的更多信息。它们都在自己的标准下工作，而不是在RS-232条件下工作，由自己的控制器自动自动进行管理。

PS / 2

该端口于1987年首次在IBM PC上实现，直到今天，我们仍在当前的板上找到它。它的功能是将鼠标或键盘以独立的接口连接到USB。它共有6个圆形的针脚，在操作系统中，我们可以将其作为COM端口 。

它是双向接口 ，在具有RS-232端口的旧板上，它与此端口共享中断。此外，它不允许进行热插拔 ，因此必须重新启动计算机才能再次检测到已安装的外围设备。

USB（通用串行总线）

今天谁不知道USB端口？我们可以将整个文章专用于此界面，但我们不会结束。它是当今使用最广泛的串行端口，用于将各种外围设备连接到计算机。

它的接口足以连接4条导体 ，其中一根提供5V的电压，其中两根负责数据的上载和下载，最后一根是接地 。而其他版本（例如micro USB）具有第5针，以区别于Micro-A和Micro-B 。同样， 更高版本的USB 3.0及更高版本会增加其引脚分配，以允许更多带宽。

这些是我们当前留下的1.0和1.1版本的版本和速度：

USB 2.0 ：理论速度为480 Mbps （60 MB / s），电源容量为5V。 USB 3.0 ：将速度提高到5 Gbps （600 MB / s），也称为USB 3.1 Gen1或USB 3.2 Gen1 。 USB 3.1 ：虽然目前称为USB 3.1 Gen2或USB 3.2 Gen2 ，但这是在2019年建立的。它的速度提高到10 Gbps （1.2 GB / s） USB 3.2 ：速度提高到20 Gbps （ 2.4 GB / s），我们会用USB 3.2 Gen2x2来找到它。该端口已于2019年底在新的Intel和AMD板上实现。

自2014年以来，我们提供了USB Type-C端口，该端口具有24个触点，两行排列，完全可逆 。这种类型的连接器广泛用于便携式设备，例如智能手机或外围设备。目前， 我们可以找到 USB-C类型3.2 Gen1、3.2 Gen2和3.2 Gen2x2 。此外，它还可以实现最大负载为100W的DisplayPort 1.4和Thunderbolt 3连接。

火线

它也被称为IEEE 1394标准，它是美国的USB版本，接口本身也已在此领域扩展，从而使该串行接口的性能远远落后于它。

它是一个类似于USB的连接器，尽管具有尖角并且具有4、6、9和最多12个引脚（取决于版本） 。目前，它已经完全被USB 2.0所取代。

根据其带宽，有4种版本的Firewire，

Firewire 400 ：以50 MB / s的速度运行Firewire 800 ：达到100 MB / s的速度Firewire s1600 ：速度为200 MB / s的速度Firewire s3200 ：最新版本以400 MB / s的速度运行

视频端口

视频端口也可以在串行类型的总线下工作 ，这些端口是D-Sub，也称为VGA ，其不同版本中的DVI以及HDMI和DisplayPort端口是最新的接口，并与USB Type-下的Thunderbolt一起使用。 C．

最快的将是HDMI端口和DisplayPort。在第一种情况下，我们使用的是2.0b版本，带宽为14.4 Gbps ，很快我们将转到2.1版本，该版本增加到42.6 Gbps，在120 Hz时支持高达8K的分辨率。 DisplayPort的运行版本1.4为49.65 Gbps，支持60 Hz时的8K分辨率。

SATA和PCIe接口

最后是我们计算机最重要的接口：用于硬盘驱动器的SATA （串行高级技术附件），以及用于内部组件通信的PCIe或PCI-E （外围组件互连-Express）。

SATA是代替PATA的接口，用于连接普通计算机中的存储设备。在SATA III版本中，其最大带宽为6 Gbps ，约为600 MB / s。它使用的连接器比IDE小得多，并且每个接口具有单个设备连接， 还允许热插拔 。它使用AHCI （高级主机控制器接口） 协议工作 ，并且在固态驱动器的M.2接口上也可用。

PCI-Express是典型的主板内部串行总线，它使我们可以将高速组件直接连接到主板上安装的插槽中。我们将这些扩展卡称为“ 扩展卡” 。当前，我们发现具有4.0版PCI-Express的板卡，其中每个数据通道在上载和下载的同时具有2000 MB / s（16 Gbps）的带宽，与端口相比，这是真正的野蛮行为外部的。它们连接NVMe SSD，图形卡，网卡等。另外，北桥或芯片组通过这种类型的总线与CPU通信。