Последовательный порт
Последовательный интерфейс используется для большинства периферийных устройств, таких, как плоттер, удаленный принтер, мышь, внешний модем, программатор ПЗУ и т.д. До настоящего времени для последовательной связи IBM PC-совместимых компьютеров используются адаптеры с интерфейсом RS-232С (новая версия — EIA-232D). Описание этого интерфейса было опубликовано Американской промышленной ассоциацией еще в 1969 году. Европейским аналогом RS-232 являются два стандарта, разработанных Международным союзом электросвязи (International Telecommunications Union, ITU): V.24 (механические характеристики) и V28 (электрические характеристики). Хотя первоначально RS-232 был предназначен для связи центральной машины с терминалами, его простота и богатые возможности обеспечили ему более широкое применение. В современном IBM РС -совместимом компьютере, работающем под MS-DOS, может использоваться до четырех последовательных портов, имеющих логические имена соответственно СОМ1, COM2, COM3 и COM4. В адресном пространстве IBM PC-совместимых компьютеров последовательный адаптер занимает восемь последовательных адресов, включая базовый. Однако с помощью определенного "трюка" через эти восемь адресов происходит обращение к 11 регистрам, которые программируются соответствующим образом.
По существу, сердцем последовательного адаптера является микросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — универсальный асинхронный приемопередатчик.
Основным преимуществом последовательной передачи является возможность пересылки данных на большие расстояния, как правило, не менее 30 метров. Заметим, что в простейшем случае для приема и передачи через последовательный порт необходимы только три сигнала: TxD (Transmit Data — Передача данных), RxD (Receive Data — Прием данных) и, разумеется, GND (Ground — Земля).
В IBM PC-совместимых персональных компьютерах из 25 сигналов, предусмотренных стандартом RS-232, используются в соответствии с EIA только 9: три, описанных выше, и шесть, объединенных общим названием "handshake (квитирующие) сигналы".
При использовании последовательного интерфейса одно из устройств выступает как DTE (Data Terminal Equipment — Оконечное устройство), а другое — как DCE (Data Communication Equipment — Устройство передачи данных). Хотя, вообще говоря, различие между ними состоит только в направлении используемых сигналов. Так, если сигнал для DTE является входным, то для DCE этот же сигнал будет выходным, и наоборот. При обмене данными могут применяться различные протоколы — правила обмена — от простейшего, упомянутого выше и работающего только с тремя сигналами интерфейса, до более сложных, использующих, например, пару квитирующих сигналов RTS-CTS. Различные коммуникационные программы могут применять различные протоколы обмена, поэтому во избежание недоразумений лучше всегда предварительно изучить соответствующие технические описания. Микросхемы UART 8250 и их аналоги рассчитаны на максимальную скорость 38400 бит/с, а 16450 — на 115200 бит/с. Обычно передача данных осуществляется на нескольких дискретных скоростях: 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 и 19 200 бит/с. Для IBM PC-совместимых компьютеров скорость обмена не превышает 9600 бит/с, поскольку встроенные средства BIOS (коммуникационное прерывание 14h) поддерживают скорости только до этого значения. При специальном программировании регистров можно достигнуть скорости обмена до 115 200 бит/с.
Исходная тактовая частота, используемая для UART, стабилизирована кварцевым генератором (например, 18 432 кГц). Из этой частоты формируются все упомянутые частоты. Последовательный порт работает асинхронно — данные передаются без тактового сигнала. Как известно, в этом случае незначительное различие скоростей приема и передачи не влияет на качество обмена. На обеих сторонах должны быть установлены программно (или с помощью переключателей) следующие параметры: скорость передачи данных, количество битов обмена (от 5 до 8), количество стоповых битов (1 или 2), бит контроля (по четности или нечетности, при 8 битах отсутствует).Передача данных начинается с изменения напряжения на линии с низкого уровня до высокого (с -12 В до +12 В) так называемый стартовый бит. Стоповые биты передаются низким уровнем напряжения, обычно -12 В. При использовании контроля по четности соответствующий бит выбирается таким образом, что сумма бит данных и бит контроля представляет собой четное число. Аналогичным образом выполняется контроль по нечетности.
