پورت سریال دقیقاً چیست؟

ارتباط سریال یک پروتکل ارتباطی است که اغلب در طراحی الکترونیک قدرت استفاده می شود. بنابراین، پورت سریال دقیقاً چیست؟ پورت سریال یک رابط ارتباطی کامپیوتری است که معمولاً برای انتقال داده بین یک کامپیوتر و دستگاه های دیگر (مانند مودم ها، سنسورها، چاپگرها و غیره) استفاده می شود.

یک پورت سریال از پروتکلی به نام پروتکل ارتباط سریال برای مدیریت انتقال داده استفاده می کند. پروتکل ارتباط سریال جریان داده را در طول انتقال داده کنترل می کند، از جمله بیت های داده، نرخ باود، بیت برابری و بیت توقف. سرعت ارتباط یک پورت سریال معمولاً کم است، اما در برخی از کاربردهای خاص، مانند هنگام برقراری ارتباط با سنسورهای کم سرعت، پورت سریال هنوز 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 از خطوط کنترل برای کنترل انتقال داده است، مانند درخواست برای 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 بیت های منتقل شده در ثانیه اندازه گیری می شود، مانند 9600، 19200، 38400 و غیره.
بیت های داده: بیت داده به تعداد بیت های استفاده شده برای هر کاراکتر اشاره دارد. به طور کلی، بیت داده می تواند 5، 6، 7 یا 8 بیت باشد.
بیت برابری: بیت برابری برای بررسی صحت انتقال داده استفاده می شود. روش های برابری رایج شامل برابری فرد، برابری زوج و بدون برابری است.
بیت توقف: بیت توقف بیتی است که در انتهای هر انتقال کاراکتر ارسال می شود. معمولاً بیت توقف 1 یا 2 بیت است.

انواع پورت های سریال معمولاً با روش های اتصال فیزیکی و ویژگی های الکتریکی آنها متمایز می شوند. در زیر انواع رایج پورت های سریال آمده است:

پورت سریال RS - 232

پورت سریال RS - 232 رایج ترین نوع پورت سریال است. این یک رابط ارتباطی سریال استاندارد است که به طور گسترده برای انتقال داده بین کامپیوترها و دستگاه های دیگر استفاده می شود. RS - 232 یک استاندارد است که توسط موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) تدوین شده است که مشخصات الکتریکی و مکانیکی را در ارتباط سریال، از جمله سرعت انتقال داده، بیت های داده، بیت برابری، بیت توقف، سیگنال های کنترل و غیره تعریف می کند.
پورت سریال RS - 232 معمولاً از یک کانکتور DB9 یا DB25 استفاده می کند و فاصله انتقال آن به طور کلی از 50 فوت (حدود 15 متر) تجاوز نمی کند.
پورت سریال RS - 232 از سه خط سیگنال مختلف استفاده می کند: یک خط انتقال، یک خط دریافت و یک خط زمین. خط انتقال برای ارسال داده از کامپیوتر به دستگاه های خارجی استفاده می شود، خط دریافت برای دریافت داده از دستگاه های خارجی به کامپیوتر استفاده می شود و خط زمین برای اتصال زمین مشترک مدار استفاده می شود.
پورت سریال RS - 232 همچنین شامل برخی از سیگنال های کنترل، مانند آماده بودن ترمینال داده (DTR)، درخواست برای ارسال (RTS)، آماده بودن مجموعه داده (DSR) و پاک کردن برای ارسال (CTS) است. این سیگنال های کنترل می توانند برای کنترل جهت جریان داده، شروع و پایان انتقال و غیره استفاده شوند.

این نوع پورت سریال در مدل های زیر از شرکت ما ظاهر می شود: X30G-3805U, X31G-i3 4010U و غیره.

پورت سریال RS - 485
پورت سریال RS - 485 یک رابط ارتباطی سریال استاندارد است که معمولاً برای انتقال داده در مسافت های طولانی استفاده می شود. RS - 485 یک استاندارد است که توسط موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) تدوین شده است که مشخصات الکتریکی و مکانیکی را در ارتباط سریال، از جمله سرعت انتقال داده، بیت های داده، بیت برابری، بیت توقف، سیگنال های کنترل و غیره تعریف می کند.
پورت سریال RS - 485 از انتقال سیگنال دیفرانسیل استفاده می کند. از دو خط سیگنال (خط A و خط B) برای انتقال داده استفاده می کند و اطلاعات را با مقایسه اختلاف ولتاژ در دو خط سیگنال منتقل می کند. متفاوت از پورت سریال RS - 232، پورت سریال RS - 485 می تواند از چندین دستگاه برای اتصال به همان باس پشتیبانی کند و می تواند ارتباط چند نقطه ای را محقق کند. می تواند از حداکثر 32 دستگاه برای برقراری ارتباط همزمان پشتیبانی کند.
پورت سریال RS - 485 می تواند از یک فاصله انتقال طولانی تر، تا 1200 متر پشتیبانی کند و سرعت انتقال نیز نسبتاً سریع است، تا 10 مگابیت بر ثانیه. علاوه بر این، پورت سریال RS - 485 همچنین از حالت های کاری نیمه دوبلکس و فول دوبلکس پشتیبانی می کند که می تواند با توجه به نیازهای کاربردی واقعی تنظیم شود.
برای اطمینان از کیفیت انتقال داده، معمولاً لازم است از دستگاه های کمکی مانند مقاومت های ترمینال و جداکننده های سیگنال در باس RS - 485 استفاده شود. با توجه به مزایای فاصله انتقال طولانی، سرعت انتقال سریع و پشتیبانی از ارتباط چند نقطه ای، پورت سریال RS - 485 به طور گسترده در کنترل صنعتی، کنترل اتوماسیون، نظارت امنیتی و سایر زمینه ها استفاده می شود.

این نوع پورت سریال در مدل های زیر از شرکت ما ظاهر می شود: X30-J6412, X31G-I7-4600U و غیره.

پورت سریال TTL
پورت سریال TTL به یک رابط ارتباطی سریال اشاره دارد که از سطوح منطقی TTL (منطق ترانزیستور - ترانزیستور) استفاده می کند، که معمولاً برای انتقال داده بین یک ریزپردازنده تک تراشه و دستگاه های خارجی استفاده می شود. متفاوت از پورت های سریال RS - 232 و RS - 485، مشخصات آن توسط یک سازمان استانداردسازی تدوین نشده است، بلکه توسط هر سازنده تراشه با توجه به نیازهای خود تدوین شده است.
پورت سریال TTL از یک خط سیگنال واحد (خط TX و خط RX) برای انتقال داده استفاده می کند، جایی که خط TX برای ریزپردازنده تک تراشه برای ارسال داده استفاده می شود و خط RX برای ریزپردازنده تک تراشه برای دریافت داده استفاده می شود. سرعت انتقال داده پورت سریال TTL نسبتاً سریع است، معمولاً به ده ها کیلوبیت بر ثانیه یا حتی صدها کیلوبیت بر ثانیه می رسد، اما فاصله انتقال کوتاه است، به طور کلی از ده ها متر تجاوز نمی کند.
سطح منطقی پورت سریال TTL معمولاً 0 ولت و 5 ولت است، جایی که 0 ولت نشان دهنده منطق "0" و 5 ولت نشان دهنده منطق "1" است. در کاربردهای عملی، از آنجایی که سطوح منطقی دستگاه های خارجی و ریزپردازنده تک تراشه ممکن است متفاوت باشد، معمولاً لازم است تطبیق سطوح منطقی از طریق یک مبدل سطح یا روش های دیگر محقق شود.

پورت سریال USB
پورت سریال USB به یک رابط ارتباطی سریال اشاره دارد که از طریق یک رابط USB (باس سریال جهانی) محقق می شود، که معمولاً برای اتصال دستگاه های پورت سریال سنتی (مانند پورت های سریال RS - 232، RS - 485) به یک کامپیوتر یا سایر میزبان های USB استفاده می شود. پورت سریال USB نیز به عنوان پورت USB به سریال یا USB به RS - 232/RS - 485 نامیده می شود. پورت سریال USB همچنین می تواند از طریق باس USB بدون منبع تغذیه خارجی تغذیه شود، که برای حمل و استفاده راحت است.
پورت سریال USB معمولاً باید از طریق یک تراشه پورت USB به سریال محقق شود. این تراشه به طور داخلی شامل عملکردهایی مانند یک کنترل کننده رابط USB، یک کنترل کننده پورت سریال و یک بافر داده است. از طریق تبدیل داده بین رابط USB و کنترل کننده پورت سریال، انتقال داده بین USB و پورت سریال می تواند محقق شود.
پورت سریال USB معمولاً برای اتصال دستگاه های مختلف پورت سریال، مانند چاپگرهای پورت سریال، کارت خوان های پورت سریال، دوربین های پورت سریال، ابزارهای اشکال زدایی پورت سریال و غیره استفاده می شود. با توجه به کاربرد گسترده و راحتی پورت سریال USB، به یک پیکربندی استاندارد برای بسیاری از سیستم های تعبیه شده و دستگاه های کنترل صنعتی تبدیل شده است.

پورت سریال اترنت
پورت سریال اترنت یک پورت سریال است که از پروتکل TCP/IP پشتیبانی می کند و داده ها را از طریق اتصال شبکه منتقل می کند. این پورت سریال می تواند برای انتقال داده در مسافت های طولانی و با سرعت بالا استفاده شود. پورت سریال اترنت فناوری است که دستگاه های پورت سریال (مانند سنسورها، کنترلرها و غیره) را از طریق اترنت به یک کامپیوتر یا سایر دستگاه های شبکه متصل می کند. این ارتباط سریال سنتی را به جریان های داده اترنت تبدیل می کند تا نظارت و کنترل از راه دور را محقق کند.
پورت سریال اترنت معمولاً باید از دستگاه های سخت افزاری خاص (مانند یک سرور پورت سریال اترنت) و نرم افزار برای تحقق استفاده کند. سرور پورت سریال اترنت یک دستگاه خاص است که دستگاه های پورت سریال را به اترنت متصل می کند و یک رابط پورت سریال مجازی ارائه می دهد. این رابط پورت سریال مجازی می تواند توسط یک کامپیوتر یا سایر دستگاه های شبکه مانند یک پورت سریال محلی دسترسی پیدا کند، و دسترسی و کنترل از راه دور را محقق می کند.
با استفاده از فناوری پورت سریال اترنت، مدیریت و کنترل از راه دور دستگاه های پورت سریال سنتی می تواند بدون پیکربندی و عملیات در محل محقق شود. علاوه بر این، پورت سریال اترنت همچنین می تواند عملکردهایی مانند کنترل دسترسی از راه دور و جمع آوری داده ها را ارائه دهد، که برای نظارت و مدیریت راحت است.
پورت سریال اترنت معمولاً در اتوماسیون صنعتی، نظارت از راه دور، جمع آوری داده ها و سایر زمینه ها استفاده می شود. به عنوان مثال، در زمینه اتوماسیون صنعتی، دستگاه هایی مانند سنسورها و کنترلرها اغلب نیاز به نظارت و کنترل از راه دور دارند. فناوری پورت سریال اترنت می تواند این دستگاه ها را به اترنت متصل کند تا دسترسی و کنترل از راه دور را محقق کند، که باعث بهبود راندمان تولید و کاهش هزینه ها می شود.

پورت سریال بلوتوث
پورت سریال بلوتوث یک پروتکل ارتباط سریال بی سیم مبتنی بر فناوری بلوتوث است. می تواند ارتباط سریال بی سیم را محقق کند، یعنی پروتکل ارتباط سریال سنتی (مانند RS - 232) را از طریق بلوتوث به دستگاه دیگری متصل کند، مانند تلفن هوشمند، رایانه لوحی یا کامپیوتر.
از طریق پورت سریال بلوتوث، انتقال داده بی سیم می تواند محقق شود. سرعت انتقال داده به طور کلی حدود 1 مگابیت بر ثانیه است، که می تواند برای ارتباط در مسافت های کوتاه استفاده شود و فاصله ارتباطی به طور کلی حدود 10 متر است. علاوه بر این، فناوری بلوتوث همچنین دارای مزایای مصرف کم انرژی و خود شبکه سازی است و می تواند در بسیاری از دستگاه های کم مصرف استفاده شود.
قبل از استفاده از پورت سریال بلوتوث، یک آداپتور پورت سریال بلوتوث باید در دستگاه پورت سریال وارد شود و سپس آداپتور با دستگاه دیگری (مانند تلفن همراه، رایانه لوحی یا کامپیوتر) جفت شود. پس از موفقیت آمیز بودن جفت شدن، دو دستگاه می توانند مانند دستگاه های پورت سریال سنتی ارتباط برقرار کنند.
پورت سریال بلوتوث معمولاً برای انتقال داده و کنترل دستگاه های بی سیم مختلف، مانند چاپگرهای پورت سریال بلوتوث، سنسورهای پورت سریال بلوتوث، کنترل از راه دور پورت سریال بلوتوث و غیره استفاده می شود. به عنوان مثال، در خانه های هوشمند، فناوری پورت سریال بلوتوث می تواند دستگاه هایی مانند سنسورها و محرک ها را به تلفن های هوشمند متصل کند تا کنترل و نظارت از راه دور بی سیم را محقق کند. در زمینه پزشکی، فناوری پورت سریال بلوتوث می تواند برای اتصال دستگاه های پزشکی به دستگاه های تلفن همراه برای تحقق نظارت و کنترل از راه دور بی سیم استفاده شود.

انواع مختلف پورت های سریال دارای مزایا و معایب خاص خود در سناریوهای کاربردی مختلف هستند. هنگام انتخاب یک پورت سریال، لازم است با توجه به نیازهای واقعی انتخاب کنید.