串列埠工作原理

2021-06-19 11:46:31 字數 2956 閱讀 2416

引言

串列埠一直被視作計算機最基礎的外部連線裝置之一,在過去的20多年時間裡,它一直是大多數計算機不可或缺的組成部分。雖然許多較新的系統在採用usb連線裝置後,已經徹底放棄了串列埠,但大多數數據機都仍然在使用,一些印表機、掌上型電腦 和數位相機也是如此。不過,計算機所帶的串列埠一般都不會超過兩個。

pc背面的兩個串列埠

從本質上說,串列埠可提供標準的聯結器和協議,允許我們將數據機等裝置連線到計算機上。

串列埠怎樣傳輸資料

當今人們使用的所有計算機作業系統都支援串列埠,因為其「入駐」計算機已有數十年的歷史了。而並行埠的發明要晚得多,速度也比串列埠快得多。usb埠的歷史只有數年,它很可能在接下來的幾年內全面取代串列埠和並行埠。

之所以取名為「序列」埠,是因為這種埠會將資料「序列化」。更具體地說,它一次獲取乙個位元組的資料並傳輸該位元組的8位。這樣做的優勢在於,串列埠只需要一條線路就能傳輸8個位,而並行埠則需要8條。相應的劣勢在於,其傳輸資料的用時是擁有八條線路時的8倍。此外,串列埠還可以降低線纜成本,使線纜更加小巧。

在傳送資料的每個位元組之前,串列埠會傳送乙個開始位,這是乙個值為0的單個位。在傳送完資料的每個位元組之後,它將傳送乙個停止位,表示該位元組已傳輸完成。此外,它還可以傳送奇偶校驗位。

串列埠也稱為通訊(com)埠,是一種雙向埠。在雙向通訊中,每個裝置都可以接收資料和傳輸資料。序列裝置使用不同的針腳來接收和傳輸資料——如果使用相同的針腳,通訊將限制為半雙工模式,這表示資訊一次只能在乙個方向上傳播。使用不同的針腳可以實現全雙工通訊,在這種模式中,資訊可以同時在兩個方向上傳播。

這個40針的雙列直插封裝(dip)晶元是美國國家半導體公司ns16550d uart晶元的一種型號。

串列埠依靠特殊的控制器晶元通用非同步接收/傳輸器(uart)來實現自己的功能。uart晶元從計算機的系統匯流排獲得並行輸出,然後將其轉換成序列形式,以便通過串列埠傳輸。為了提高效率,大多數uart晶元都內建有16到64千位元組的緩衝區。利用這個緩衝區,晶元便可以在處理要流向串列埠的資料的同時,快取從系統匯流排流入的資料。大多數標準串列埠的最大傳輸速率為115kbps(千位元每秒),增強型串列埠(esp)和超級增強型串列埠(super esp)等高速串列埠可以實現460kbps的資料傳輸速率。

序列連線裝置

適用於串列埠的外部聯結器可以是9針腳的,也可以是25針腳的。最初,串列埠的主要用途是將數據機連線到計算機上。針腳的功能分配反映了這一點。下面,讓我們詳細了解一下在連線數據機時,每個針腳都有何作用。

9針和25針序列聯結器特寫

9針聯結器:

載波檢測——確定數據機是否連線到了可用的**線路。

接收資料——計算機接收數據機傳送過來的資訊。

傳輸資料——計算機向數據機傳送資訊。

資料終端就緒——計算機通知數據機自己已準備好通話。

訊號地線——針腳接地。

資料集就緒——數據機通知計算機自己已準備好通話。

請求傳送——計算機詢問數據機是否可以傳送資訊。

同意傳送——數據機通知計算機可以傳送資訊。

振鈴指示器——發起呼叫後,計算機指示檢測到振鈴的訊號(傳送自數據機)已收到。

25針聯結器:

未使用傳輸資料——計算機向數據機傳送資訊。

接收資料——計算機接收數據機傳送過來的資訊。

請求傳送——計算機詢問數據機是否可以傳送資訊。

同意傳送——數據機通知計算機可以傳送資訊。

資料集就緒——數據機通知計算機自己已準備好通話。

訊號地線——針腳接地。

已接收線路訊號檢測器——確定數據機是否連線到了可用的**線路。

未使用:傳輸當前迴路返回值(+)

未使用未使用:傳輸當前迴路資料(-)

未使用未使用

未使用未使用

未使用未使用

未使用:接收當前迴路資料(+)

未使用資料終端就緒——計算機通知數據機自己已準備好通話。

未使用振鈴指示器——發起呼叫後,計算機指示檢測到振鈴的訊號(傳送自數據機)已收到。

未使用未使用

未使用:接收當前迴路返回值(-)

通過針腳傳送的電壓可以是以下兩種狀態之一:開或關。開(二進位制值「1」)表示該針腳正在傳輸-3到 -25伏之間的訊號,而關(二進位制值「0」)表示該針腳正在傳輸+3到+25伏之間的訊號。

流控制

序列通訊乙個很重要的方面就是流控制的概念。利用流控制,乙個裝置便能夠通知另乙個裝置暫時停止傳送資料。啟用流控制需要用到命令「請求傳送」(rts)、「同意傳送」(cts)、「資料端就緒」(dtr) 和「資料集就緒」(dsr)。

雙串列埠插卡

讓我們通過示例看看流控制的工作方式:您有乙個以56kbps的速度進行通訊的數據機。計算機和數據機之間的序列連線以115kbps的速度傳輸資料,這是前乙個速度的兩倍多。這表示,數據機從計算機獲得的資料多於它能夠通過**線路傳輸的資料。即使數據機有128k的緩衝區來儲存資料,它仍將很快耗盡緩衝區空間,以至於無法妥善處理流入的所有資料。

借助流來進行控制,數據機可以在來自計算機的資料流耗盡自己的緩衝區之前,讓該資料流停止。計算機將持續在「請求傳送」針腳上傳送訊號,同時檢查「同意傳送」針腳上的訊號。如果沒有「同意傳送」響應,則計算機停止傳送資料,直至收到「同意傳送」訊號才恢**送。這將使得數據機能夠保持資料流的平穩流動。

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