پورت سریال چیست؟

ارتباط سریال یک پروتکل ارتباطی پرکاربرد در طراحی الکترونیک قدرت است. بنابراین، پورت سریال دقیقاً چیست؟ پورت سریال یک رابط ارتباطی کامپیوتری است که معمولاً برای انتقال داده بین کامپیوتر و دستگاه‌های دیگر (مانند مودم‌ها، سنسورها، چاپگرها و غیره) استفاده می‌شود.

یک پورت سریال از پروتکلی به نام پروتکل ارتباط سریال برای مدیریت انتقال داده استفاده می‌کند. پروتکل ارتباط سریال جریان داده را در طول انتقال داده کنترل می‌کند، از جمله بیت‌های داده، نرخ باود، بیت پاریتی و بیت توقف. سرعت ارتباط یک پورت سریال معمولاً کند است، اما در برخی کاربردهای خاص، مانند هنگام ارتباط با سنسورهای کم سرعت، پورت سریال همچنان یک رابط ارتباطی مهم است. یک پورت سریال به طور کلی شامل عناصر زیر است:

خط داده:معمولاً فقط یک خط داده سریال برای انتقال داده وجود دارد.
خطوط کنترل:پورت سریال همچنین شامل برخی خطوط کنترلی برای کنترل انتقال داده است، مانند درخواست ارسال (RTS)، آماده بودن مجموعه داده (DSR)، آماده بودن ترمینال داده (DTR) و تشخیص حامل داده (DCD).
نرخ باود:نرخ باود یک پورت سریال به سرعت انتقال داده اشاره دارد که معمولاً با تعداد بیت‌های منتقل شده در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود، مانند 9600، 19200، 38400 و غیره.
بیت‌های داده:بیت داده به تعداد بیت‌های مورد استفاده برای هر کاراکتر اشاره دارد. به طور کلی، بیت داده می‌تواند 5، 6، 7 یا 8 بیت باشد.
بیت پاریتی:بیت پاریتی برای بررسی دقت انتقال داده استفاده می‌شود. روش‌های پاریتی رایج شامل پاریتی فرد، پاریتی زوج و عدم پاریتی است.
بیت توقف:بیت توقف بیتی است که در پایان انتقال هر کاراکتر ارسال می‌شود. معمولاً بیت توقف 1 یا 2 بیت است.

انواع پورت‌های سریال معمولاً بر اساس روش‌های اتصال فیزیکی و مشخصات الکتریکی آن‌ها متمایز می‌شوند. انواع رایج پورت‌های سریال به شرح زیر است:

پورت سریال RS-232

پورت سریال RS-232 رایج‌ترین نوع پورت سریال است. این یک رابط ارتباط سریال استاندارد است که به طور گسترده برای انتقال داده بین کامپیوترها و دستگاه‌های دیگر استفاده می‌شود. RS-232 استانداردی است که توسط موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) تدوین شده است و مشخصات الکتریکی و مکانیکی را در ارتباط سریال تعریف می‌کند، از جمله نرخ انتقال داده، بیت‌های داده، بیت پاریتی، بیت توقف، سیگنال‌های کنترلی و غیره.
پورت سریال RS-232 معمولاً از کانکتور DB9 یا DB25 استفاده می‌کند و فاصله انتقال آن معمولاً از 50 فوت (حدود 15 متر) تجاوز نمی‌کند.
پورت سریال RS-232 از سه خط سیگنال مختلف استفاده می‌کند: یک خط انتقال، یک خط دریافت و یک خط زمین. خط انتقال برای ارسال داده از کامپیوتر به دستگاه‌های خارجی استفاده می‌شود، خط دریافت برای دریافت داده از دستگاه‌های خارجی به کامپیوتر استفاده می‌شود و خط زمین برای اتصال زمین مشترک مدار استفاده می‌شود.
پورت سریال RS-232 همچنین شامل برخی سیگنال‌های کنترلی مانند آماده بودن ترمینال داده (DTR)، درخواست ارسال (RTS)، آماده بودن مجموعه داده (DSR) و آماده بودن برای ارسال (CTS) است. این سیگنال‌های کنترلی می‌توانند برای کنترل جهت جریان داده، شروع و پایان انتقال و غیره استفاده شوند.

این نوع پورت سریال در مدل‌های زیر شرکت ما ظاهر می‌شود: X30G-3805U، X31G-i3 4010U و غیره.

پورت سریال RS-485
پورت سریال RS-485 یک رابط ارتباط سریال استاندارد است که معمولاً برای انتقال داده در مسافت طولانی استفاده می‌شود. RS-485 استانداردی است که توسط موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) تدوین شده است و مشخصات الکتریکی و مکانیکی را در ارتباط سریال تعریف می‌کند، از جمله نرخ انتقال داده، بیت‌های داده، بیت پاریتی، بیت توقف، سیگنال‌های کنترلی و غیره.
پورت سریال RS-485 از انتقال سیگنال دیفرانسیلی استفاده می‌کند. این پورت از دو خط سیگنال (خط A و خط B) برای انتقال داده استفاده می‌کند و با مقایسه اختلاف ولتاژ در دو خط سیگنال، اطلاعات را منتقل می‌کند. برخلاف پورت سریال RS-232، پورت سریال RS-485 می‌تواند از چندین دستگاه پشتیبانی کند که به یک گذرگاه (باس) متصل شده‌اند و می‌تواند ارتباط چند نقطه‌ای را برقرار کند. این پورت می‌تواند تا 32 دستگاه را برای ارتباط همزمان پشتیبانی کند.
پورت سریال RS-485 می‌تواند از فاصله انتقال طولانی‌تر، تا 1200 متر، پشتیبانی کند و نرخ انتقال نیز نسبتاً سریع است، تا 10 مگابیت بر ثانیه. علاوه بر این، پورت سریال RS-485 از حالت‌های کاری نیمه دوطرفه و تمام دوطرفه نیز پشتیبانی می‌کند که می‌توانند بر اساس نیازهای کاربردی واقعی تنظیم شوند.
برای اطمینان از کیفیت انتقال داده، معمولاً لازم است از دستگاه‌های کمکی مانند مقاومت‌های ترمینال و ایزولاتورهای سیگنال در گذرگاه RS-485 استفاده شود. به دلیل مزایای فاصله انتقال طولانی، نرخ انتقال سریع و پشتیبانی از ارتباط چند نقطه‌ای، پورت سریال RS-485 به طور گسترده در کنترل صنعتی، کنترل اتوماسیون، نظارت امنیتی و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.

نوع پورت سریال در مدل‌های زیر شرکت ما ظاهر می‌شود: X30-J6412، X31G-I7-4600U و غیره.

پورت سریال TTL
پورت سریال TTL به یک رابط ارتباط سریال اشاره دارد که از سطوح منطقی TTL (منطق ترانزیستور-ترانزیستور) استفاده می‌کند و معمولاً برای انتقال داده بین یک میکروکنترلر تک‌چیپ و دستگاه‌های خارجی استفاده می‌شود. برخلاف پورت‌های سریال RS-232 و RS-485، مشخصات آن توسط یک سازمان استاندارد تدوین نشده است، بلکه توسط هر سازنده تراشه بر اساس نیازهای خود تدوین می‌شود.
پورت سریال TTL از یک خط سیگنال واحد (خط TX و خط RX) برای انتقال داده استفاده می‌کند، که در آن خط TX برای ارسال داده توسط میکروکنترلر و خط RX برای دریافت داده توسط میکروکنترلر استفاده می‌شود. نرخ انتقال داده پورت سریال TTL نسبتاً سریع است، معمولاً به ده‌ها کیلوبیت بر ثانیه یا حتی صدها کیلوبیت بر ثانیه می‌رسد، اما فاصله انتقال کوتاه است و معمولاً از ده‌ها متر تجاوز نمی‌کند.
سطح منطقی پورت سریال TTL معمولاً 0 ولت و 5 ولت است، که در آن 0 ولت منطق "0" و 5 ولت منطق "1" را نشان می‌دهد. در کاربردهای عملی، از آنجایی که سطوح منطقی دستگاه‌های خارجی و میکروکنترلر تک‌چیپ ممکن است متفاوت باشد، معمولاً لازم است تطابق سطوح منطقی از طریق یک مبدل سطح یا روش‌های دیگر انجام شود.

پورت سریال USB
پورت سریال USB به یک رابط ارتباط سریال اشاره دارد که از طریق رابط USB (گذرگاه سریال جهانی) پیاده‌سازی می‌شود و معمولاً برای اتصال دستگاه‌های پورت سریال سنتی (مانند پورت‌های سریال RS-232، RS-485) به کامپیوتر یا سایر میزبان‌های USB استفاده می‌شود. پورت سریال USB همچنین به عنوان USB به سریال یا USB به RS-232/RS-485 شناخته می‌شود. پورت سریال USB همچنین می‌تواند از طریق گذرگاه USB بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی تغذیه شود که حمل و استفاده از آن را آسان می‌کند.
پورت سریال USB معمولاً از طریق یک تراشه USB به سریال پیاده‌سازی می‌شود. این تراشه شامل عملکردهایی مانند کنترلر رابط USB، کنترلر پورت سریال و بافر داده است. از طریق تبدیل داده بین رابط USB و کنترلر پورت سریال، انتقال داده بین USB و پورت سریال امکان‌پذیر می‌شود.
پورت سریال USB معمولاً برای اتصال انواع دستگاه‌های پورت سریال، مانند چاپگرهای پورت سریال، کارت‌خوان‌های پورت سریال، دوربین‌های پورت سریال، ابزارهای اشکال‌زدایی پورت سریال و غیره استفاده می‌شود. به دلیل کاربرد گسترده و راحتی پورت سریال USB، این پورت به یک پیکربندی استاندارد برای بسیاری از سیستم‌های تعبیه‌شده و دستگاه‌های کنترل صنعتی تبدیل شده است.

پورت سریال اترنت
پورت سریال اترنت یک پورت سریال است که از پروتکل TCP/IP پشتیبانی می‌کند و داده‌ها را از طریق اتصال شبکه منتقل می‌کند. این پورت سریال می‌تواند برای انتقال داده در مسافت طولانی و با سرعت بالا استفاده شود. پورت سریال اترنت فناوری است که دستگاه‌های پورت سریال (مانند سنسورها، کنترل‌کننده‌ها و غیره) را از طریق اترنت به کامپیوتر یا سایر دستگاه‌های شبکه متصل می‌کند. این فناوری ارتباط پورت سریال سنتی را به جریان داده اترنت تبدیل می‌کند تا نظارت و کنترل از راه دور را امکان‌پذیر سازد.
پورت سریال اترنت معمولاً برای پیاده‌سازی به دستگاه‌های سخت‌افزاری خاص (مانند سرور پورت سریال اترنت) و نرم‌افزار نیاز دارد. سرور پورت سریال اترنت یک دستگاه خاص است که دستگاه‌های پورت سریال را به اترنت متصل می‌کند و یک رابط پورت سریال مجازی ارائه می‌دهد. این رابط پورت سریال مجازی می‌تواند توسط کامپیوتر یا سایر دستگاه‌های شبکه مانند یک پورت سریال محلی دسترسی داشته باشد و دسترسی و کنترل از راه دور را امکان‌پذیر سازد.
با استفاده از فناوری پورت سریال اترنت، مدیریت و کنترل از راه دور دستگاه‌های پورت سریال سنتی بدون نیاز به پیکربندی و عملیات در محل امکان‌پذیر است. علاوه بر این، پورت سریال اترنت می‌تواند عملکردهایی مانند کنترل دسترسی از راه دور و جمع‌آوری داده را نیز ارائه دهد که برای نظارت و مدیریت راحت است.
پورت سریال اترنت معمولاً در اتوماسیون صنعتی، نظارت از راه دور، جمع‌آوری داده و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در زمینه اتوماسیون صنعتی، دستگاه‌هایی مانند سنسورها و کنترل‌کننده‌ها اغلب نیاز به نظارت و کنترل از راه دور دارند. فناوری پورت سریال اترنت می‌تواند این دستگاه‌ها را به اترنت متصل کند تا دسترسی و کنترل از راه دور را امکان‌پذیر سازد، بهره‌وری تولید را بهبود بخشد و هزینه‌ها را کاهش دهد.

پورت سریال بلوتوث
پورت سریال بلوتوث یک پروتکل ارتباط سریال بی‌سیم مبتنی بر فناوری بلوتوث است. این پروتکل می‌تواند ارتباط سریال بی‌سیم را برقرار کند، یعنی پروتکل ارتباط سریال سنتی (مانند RS-232) را از طریق بلوتوث به دستگاه دیگری مانند تلفن هوشمند، تبلت یا کامپیوتر متصل کند.
از طریق پورت سریال بلوتوث، انتقال داده بی‌سیم امکان‌پذیر است. نرخ انتقال داده معمولاً حدود 1 مگابیت بر ثانیه است که می‌تواند برای ارتباطات کوتاه برد استفاده شود و فاصله ارتباطی معمولاً حدود 10 متر است. علاوه بر این، فناوری بلوتوث دارای مزایای مصرف انرژی کم و شبکه‌سازی خودکار است و می‌تواند در بسیاری از دستگاه‌های کم مصرف به کار رود.
قبل از استفاده از پورت سریال بلوتوث، لازم است یک آداپتور پورت سریال بلوتوث به دستگاه پورت سریال متصل شود و سپس آداپتور با دستگاه دیگری (مانند تلفن همراه، تبلت یا کامپیوتر) جفت شود. پس از موفقیت‌آمیز بودن جفت‌سازی، این دو دستگاه می‌توانند مانند دستگاه‌های پورت سریال سنتی ارتباط برقرار کنند.
پورت سریال بلوتوث معمولاً برای انتقال داده و کنترل دستگاه‌های بی‌سیم مختلف، مانند چاپگرهای پورت سریال بلوتوث، سنسورهای پورت سریال بلوتوث، کنترلرهای از راه دور پورت سریال بلوتوث و غیره استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در خانه‌های هوشمند، فناوری پورت سریال بلوتوث می‌تواند دستگاه‌هایی مانند سنسورها و عملگرها را به تلفن‌های هوشمند متصل کند تا کنترل و نظارت بی‌سیم از راه دور را امکان‌پذیر سازد. در زمینه پزشکی، فناوری پورت سریال بلوتوث می‌تواند برای اتصال دستگاه‌های پزشکی به دستگاه‌های تلفن همراه برای امکان‌پذیر ساختن نظارت و کنترل بی‌سیم از راه دور استفاده شود.

انواع مختلف پورت‌های سریال در سناریوهای کاربردی مختلف مزایا و معایب خاص خود را دارند. هنگام انتخاب پورت سریال، لازم است بر اساس نیازهای واقعی انتخاب صورت گیرد.