4. Опис будови елементу комп’ютерної системи (індивідуального завдання згідно варіанту): «Тестування послідовних портів за допомогою утиліт та із замиканням петлі» та принципу його роботи

Асинхронний послідовний інтерфейс - це основний тип інтерфейсу, за допомогою якого здійснюється взаємодія між комп'ютерами. Термін асинхронний означає, що при передачі даних не використовуються ніякі синхронізуючі сигнали й окремі символи можуть передаватися з довільними інтервалами, як, наприклад, при введенні даних із клавіатури. Кожному символу, переданому через послідовне з'єднання, повинен передувати стандартний стартовий сигнал, а завершувати його передачу повинен стоповий сигнал. Стартовий сигнал - це нульовий біт, названий стартовим бітом. Його призначення - повідомити приймаючому пристрою про те, що наступні вісім бітів являють собою байт даних. Після символу передаються один або два стопових біти, що сигналізують про закінчення передачі символу. У приймаючому пристрої символи розпізнаються по появі стартових і стопових сигналів, а не по моменту їхньої передачі. Асинхронний інтерфейс орієнтований на передачу символів (байтів), а при передачі використовується приблизно 20% інформації тільки для ідентифікації кожного символу.

Термін послідовний означає, що передача даних здійснюється по одиночному провіднику, а біти при цьому передаються послідовно, один за іншим. Такий тип зв'язку характерний для телефонної мережі, у якій кожен напрямок обслуговує один провідник.

До послідовних портів можна підключити найрізноманітніші пристрої: модеми, плоттери, принтери, інші комп'ютери, пристрої зчитування штрих-коду або схему керування пристроями. В основному у всіх пристроях, для яких необхідна двонаправлений зв'язок з комп'ютером, використовується послідовний порт, що став стандартом, RS232C (Reference Standart number 232 revision C - стандарт обміну номер 232 версії С), що дозволяє передавати дані між несумісними пристроями.

Дотепер для послідовного зв'язку IBM PC-сумісних комп'ютерів використовуються адаптери з інтерфейсом RS-232С (нова назва EIA-232D). У сучасному IBM PC-сумісному комп'ютері може використовуватися до чотирьох послідовних портів, що мають логічні імена відповідно COM1, COM2, COM3 і COM4. Основою послідовного адаптера є мікросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — універсальний асинхронний прийомопередатчик. Звичайно використовується мікросхема UART 16550A. Вона має 16-символьний буфер на прийом і на передачу і, крім того, може використовувати кілька каналів прямого доступу в пам'ять DMA. При передачі мікросхема UART перетворить паралельний код у послідовний і передає його побітово в лінію, обрамляючи вихідну послідовність бітами старту, зупинки і контролю. При прийомі даних UART перетворить послідовний код у паралельний (зрозуміло, опускаючи службові символи). Неодмінною умовою правильної передачі (прийому) є однакова швидкість роботи прийомного і передавального UART, що забезпечується стабільною частотою кварцового резонатора. Основною перевагою послідовної передачі є можливість пересилання даних на великі відстані, як правило, не менш 30 метрів. У IBM PC-сумісних персональних комп'ютерах з 25 сигналів, передбачених стандартом RS-232, використовуються відповідно до EIA тільки 9; таким чином, у даному інтерфейсі застосовуються як 25-, так і 9-контактні рознімання типу DB-Shell.

В даний час для настільних і портативних комп'ютерів розроблено два високошвидкісних пристрої з послідовною шиною, що одержали назву USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина) і IEEE 1394, називана також i.Link або FireWare. Можливості цих високошвидкісних комунікаційних портів набагато вища стандартних паралельних і послідовних портів, що встановлені в більшості сучасних комп'ютерів. Перевага нових портів полягає в тому, що їх можна використовувати як альтернативу SCSI для високошвидкісних з'єднань з периферійними пристроями, і в тому, що до них можуть приєднуватися всі типи зовнішніх периферійних пристроїв (тобто була почата спроба об'єднання пристроїв вводу-виводу).

Останнім напрямком у розвитку високошвидкісних периферійних шин є використання послідовної архітектури. Для передачі інформації в паралельній архітектурі, де біти передаються одночасно, необхідні лінії, що мають 8, 16 і більше проводів. Може здатися, що за один час через паралельний канал передається більше даних, ніж через послідовний, однак насправді збільшити пропускну здатність послідовного з'єднання набагато легше, ніж паралельного.

Послідовний порт (00030109118000000200англ. serial port) — двонаправлений послідовний 001051105091%інтерфейс, призначений для обміну байтовою інформацією. Послідовний тому, що інформація через нього передається по одному 011%біту, біт за бітом. Найчастіше для послідовного порту персональних комп'ютерів використовується стандарт RS-232c. Раніше послідовний порт використовувався для підключення 02051010000терміналу, пізніше для 09004050модему або 09000181051000008100миші. Зараз він використовується для з'єднання з джерелами безперебійного живлення, для зв'язку з апаратними засобами обчислювальних систем. Хоча деякі інші інтерфейси комп'ютера — такі як Ethernet, 1Firewire і USB — також використовують послідовний спосіб обміну, назва «Послідовний порт» закріпилася за портом, що має стандарт Rs-232. Найчастіше використовуються D-подібні роз'єми: 9- і 25-контактні (DB-9 і DB-25 відповідно). Раніше використовувалися також DB-31 і круглі восьмиконтактні DIN-8. Максимальна швидкість передачі зазвичай становить 115200 01111біт/с.

Важливою особливістю інтерфейсної системи послідовного порту є те, що вона може передавати дані в послідовному режимі від пристрою і в паралельному від шини. Взаємне перетворення послідовних та паралельних форматів даних виконується із допомогою регістрів зсуву, що мають функцію паралельного доступу. Типи послідовних пристроїв.

Спочатку порт RS-232 був створений для під'єднання терміналів за допомогою модемів. В системі RS-232 обидва типи пристроїв отримали свої власні імена [2]:

термінал - Data Termіnal Equіpment - DTE,

модем - Data Communіcatіon Equіpment - DCE.

DTE виступає як кінцевий пристрій, а DCE - як пристрій передачі даних. Відрізняються вони, по суті, лише напрямком використовуваних сигналів так, якщо для DTE сигнал є вхідним, то для DCE той же сигнал буде вихідним і навпаки.

DTR - сигнал готовності терміналу. Він має позитивну форму і передається із DTE-пристрою, інформуючи про те, що пристрій підключено, забезпечений живленням і готовий розпочати сеанс зв'язку. DSR - сигнал готовності набору даних, видається DCE-пристроєм. В нормальному каналі RS-232 ці два сигнали повинні появитись раніше, ніж станеться ще що-небудь.

При обміні даними можуть використовуватись різні протоколи (правила обміну): від найпростішого (тут необхідні лише три сигнали - TXD, RXD та GND) до більш складних, що використовують, наприклад, пару сигналів RTS-CTS. Різні комунікаційні програми можуть застосовувати різні протоколи обміну, тому, щоб уникнути непорозумінь, краще завжди попередньо вивчити відповідний технічний опис.