Usb serial port это
Универсальная последовательная шина
USB (Universal Serial Bus) в настоящее время, пожалуй, самый популярный способ подключения компьютерного оборудования.
Интерфейс разработан для стандартизации взаимодействия периферийных устройств с компьютером. Все предположения были реализованы, и USB успешно заменил традиционные последовательные и параллельные порты, разъёмы PS/2 (здесь вы также можете использовать адаптер USB-PS/2) или даже более старый DIN.
USB также обычно используется для зарядки или питания различных портативных устройств, от телефонов до планшетов, плееров и сетевых устройств, для освещения и даже нагревателей, вентиляторов и мини-пылесосов. За прошедшие годы стандарт USB претерпел изменения, обновления и улучшения для удовлетворения растущих требований к скорости передачи данных и эффективности энергопотребления.
Однако, не объединяйте стандарт с используемыми разъёмами. Форма штекера не указывает на USB. Это две совершенно разные проблемы. Разъемы менялись независимо.
Преимущество USB
Дополнительным преимуществом USB является возможность подключения нескольких внешних устройств к одному разъему. Один контроллер USB может обрабатывать 127 подключений. Чтобы сделать возможным подключение такого количества кабелей вообще, используются специальные концентраторы со многими выходами. Концентраторы могут быть каскадированы до пяти уровней. Концентратор может быть частью компьютера, отдельным устройством или внешним оборудованием – монитором или клавиатурой.
Максимальная длина USB-кабеля для стандартов USB 1.x и 2.x ограничена 5 метрами. Для версии 3.x стандарт ничего не говорит о длине, но определяет электрические требования, которым должно соответствовать соединение. Используя медные провода, на практике получается примерно 3 метра.
По прошествии более двадцати лет мы пришли к третьей версии стандарта USB, а готовится четвертая. Скорость передачи данных с использованием этого интерфейса за это время увеличилась в несколько тысяч раз, а разъёмы, использованные за эти годы, несколько раз меняли свой внешний вид.
USB и Thunderbolt
USB 3.2 даёт только половину указанной скорости передачи данных, возможность подключения только одного 4K-монитора и отсутствие подключения цепочки устройств. Thunderbolt 3 имеет те же возможности, что и USB 3.2, но USB 3.2 не может делать то, что делает Thunderbolt. Если Thunderbolt 3 не может, например, идентифицировать устройство как аппаратное обеспечение Thunderbolt, он попытается подключиться к нему по протоколу USB.
USB 4 будет полным эквивалентом Thunderbolt 3. Оба стандарта будут полностью интегрированы друг с другом и будут иметь практически одинаковые возможности. Весьма вероятно, что Thunderbolt 3 исчезнет с рынка. Тем не менее, нет точной и достоверной информации о том, какие изменения планирует Intel в отношении стандарта Thunderbolt 4.
В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.
Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.
Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.
1.7.6. Порты и демоны
1.7.6. Порты и демоны Дальнейшее изложение материала построено, исходя из того, что вы уже знаете, что такое сервер и какие службы вам придется настраивать. В пункте Как устроена книга (п. 1.5) было подробно описано, в каких главах описана настройка той или иной службы. Здесь же
Последовательный порт, COM-порт, порт UART, TTL, RS-232, RS-485 разница
Во-первых, последовательный порт, порт UART, COM-порт и порт USB относятся к форме физического интерфейса (аппаратному обеспечению). А TTL, RS-232, RS-485 относятся к стандарту уровня (электрический сигнал).
Серийный порт:
Последовательный порт - это общий термин. Все UART, TTL, RS232 и RS485 используют одинаковые протоколы синхронизации, поэтому все они называются последовательными портами.
Интерфейс UART:
Универсальный асинхронный приемник / передатчик, UART - это логическая схема для передачи и приема через последовательный порт, эта часть может быть независимой в микросхеме или как модуль, встроенный в другие микросхемы, однокристальный микрокомпьютер, SOC , ПК будет иметь модуль UART.
COM порт:
конкретно относится к форме D-SUB (структура разъема, разъем интерфейса VGA также является D-SUB) последовательным портом связи на настольных компьютерах или некоторых электронных устройствах, использующих последовательные порты. Время связи и логический уровень RS232.
Порт USB:
Универсальная последовательная шина и последовательный порт - это два понятия. Хотя это также последовательная связь, синхронизация связи и уровень сигнала USB полностью отличаются от последовательного порта, поэтому он не имеет ничего общего с последовательным портом. USB - это высокоскоростной интерфейс связи, используемый для ПК для подключения различных периферийных устройств, U-диска, клавиатуры и мыши, мобильного жесткого диска, конечно, также включает модуль «USB для последовательного порта». (Модуль USB для последовательного порта - это модуль UART интерфейса USB
TTL, RS232, RS485 - все логические уровни
TTL: TTL относится к логической схеме биполярного транзистора Многие модули «USB to TTL» на рынке фактически являются модулями «USB to TTL level serial port». Этот сигнал 0 соответствует 0 В, а 1 соответствует 3,3 В или 5 В. Совместимость с уровнем ввода-вывода однокристального микрокомпьютера и SOC. Однако фактический уровень не обязательно является TTL, потому что большая часть цифровой логики теперь сделана по технологии CMOS, но используется термин TTL. Когда мы поддерживаем последовательную связь, то, что выходит непосредственно из микроконтроллера, в основном является уровнем TTL.
Уровень TTL: Полный дуплекс (логическая 1: 2,4–5 В, логический 0: 0–0,5 В)
1. Блок-схема оборудования выглядит следующим образом: TTL используется для связи между двумя MCU.
2. «0» и «1» означают
RS232:
- это интерфейс стандарта асинхронной передачи, разработанный Ассоциацией электронной промышленности (EIA), который соответствует стандарту уровня и протоколу связи (последовательности). Стандарт уровня: + 3V ~ + 15 В соответствует 0, -3 В ~ -15 В соответствует 1. Логический уровень RS232 отличается от TTL, но протокол тот же.
Уровень RS-232:
Полный дуплекс (логика 1: –15–5 В, логический 0: +3– +15 В)
1. Блок-схема оборудования выглядит следующим образом: TTL используется для связи между MCU и ПК.
2. «0» и «1» означают
RS485:
RS485 - это стандарт последовательного интерфейса. Он использует дифференциальную передачу для передачи на большие расстояния. Он передает дифференциальные сигналы, и его способность к помехам намного сильнее, чем у RS232. Разница давлений между двумя линиями - (26) V означает 0, разница напряжений между двумя линиями равна + (26) V означает 1
RS-485:
полудуплекс (логика 1: + 2– + 6 В, логический 0: –6–2 В), где уровень относится к разнице напряжений между двумя проводами AB.
1. Блок-схема оборудования выглядит следующим образом.
2. «0» и «1» означают
Глава 10 Шины расширения: слоты и порты
Глава 10 Шины расширения: слоты и порты Шина-шина опа, шина-шина най… Некогда популярная песенка о компьютерах В предыдущих главах мы познакомились с различными внутренними и внешними компонентами компьютера. Теперь рассмотрим то, с помощью чего все эти компоненты
Логические уровни обмена данными
Спецификация USB определяет три логических уровня с определенными правилами взаимодействия. USB-устройство содержит интерфейсную, логическую и функциональную части. Хост тоже делится на три части – интерфейсную, системную и ПО. Каждая часть отвечает только за определенный круг задач.
Таким образом, операция обмена данными между прикладной программой и шиной USB выполняется путем передачи буферов памяти через следующие уровни:
- уровень клиентского ПО в хосте:
- обычно представляется драйвером USB-устройства;
- обеспечивает взаимодействие пользователя с операционной системой с одной стороны и системным драйвером с другой;
- управляет нумерацией устройств на шине;
- управляет распределением пропускной способности шины и мощности питания;
- обрабатывает запросы пользовательских драйверов;
- преобразует запросы ввода/вывода в структуры данных, по которым выполняются физические транзакции;
- работает с регистрами хоста.
Отношения клиентского программного обеспечения и USB устройств: USB предоставляет для взаимодействия программный интерфейс и только его, позволяя клиентскому ПО существовать в отрыве от конкретного подключенного к шине устройства и его конфигурации. Для клиентской программы USB - это лишь набор функций.
Взаимодействие компонентов USB представлено на схеме ниже:
В рассматриваемую структуру входят следующие элементы:
Физическое устройство USB — устройство на шине, выполняющее функции, интересующие конечного пользователя.
Client SW — ПО, соответствующее конкретному устройству, исполняемое на хост-компьютере. Может являться составной частью ОС или специальным продуктом.
USB System SW — системная поддержка USB, независимая от конкретных устройств и клиентского ПО.
USB Host Controller — аппаратные и программные средства для подключения устройств USB к хост-компьютеру.
Режимы передачи данных
Шина USB имеет три режима передачи данных:
- низкоскоростной (LS, Low-speed) 1.5 Мбит/с;
- полноскоростной (LF, Full-speed) 12 Мбит/с;
- высокоскоростной (HS, High-speed, только для USB 2.0) 480 Мбит/с.
COM порт
Это порт последовательной связи, или сокращенно последовательный порт. Это отличается от «универсальной последовательной шины» USB и «SATA» жесткого диска.
Обычно мы видим два физических стандарта. 9-контактный штекер D-типа и 4-контактный штекер DuPont.
Это обычный 4-контактный последовательный порт, который часто встречается на печатных платах и часто имеет контакты DuPont наверху. Иногда бывает пятый вывод, вывод питания 3,3 В.
Поскольку зарезервировано на печатной плате, может быть много протоколов в зависимости от конкретного устройства.
Последовательный порт во встроенной системе обычно относится к порту UART, но мы часто не знаем разницы между ним и COM-портом, а также взаимосвязи между RS232 и TTL. Фактически, UART и COM относятся к форме физического интерфейса (аппаратного), а TTL, RS-232 относится к стандарту уровня (электрический сигнал).
UART имеет 4 контакта (VCC, GND, RX, TX), используя уровень TTL, низкий уровень - 0 (0 В), высокий уровень - 1 (3,3 В или выше).
Ниже приведен 9-контактный последовательный порт D-типа (простым языком). Его можно увидеть за настольным компьютером.
Помните, что для этого интерфейса существует только два протокола: RS-232 и RS-485. Не будет уровня TTL (кроме особых приложений).
Обычно мы подключаем RXD TXD только к двум контактам плюс GND.
На картинке ниже показана небольшая плата от USB до последовательного порта TTL, который можно расширить с помощью USB. Чип PL2303HX.
Интернет часто путает различные последовательные порты, но это действительно может загружать программы для микроконтроллера STC.
Это еще один тип микросхемы CP2102, который также является последовательным портом USB-TTL. Говорят, что он лучше, чем PL2303, и на практике это не ощущается. Эта небольшая плата имеет дополнительный вывод питания + 3,3 В для адаптации к различным целевым цепям.
На следующем рисунке показан последовательный порт USB - RS-232:Развитие USB
До эры USB практически каждое внешнее устройство должно было быть подключено к ПК с помощью своего собственного кабеля. Каждый раз приходилось устанавливать другие драйверы и перезагружать систему много раз в течение этого процесса. Всё это вызывало проблемы, требовало почти секретных знаний и ограничивало широкое использование компьютеров среди домашних пользователей.
Работа над новым интерфейсом началась в начале 90-х годов, когда инженер Intel Аджай Бхатт решил, что использование компьютерной периферии должно быть намного проще. Ему удалось убедить работодателя, коллег и другие компании принять его точку зрения, а через несколько лет определить параметры и возможности стандарта и представить первые устройства.
Во время своей работы у него была одна мысль: «Вы берете устройство, подключаете его к компьютеру, и оно работает». Помимо Intel, в разработке стандарта также участвовали такие компании, как Compaq, DEC, IBM, Microsoft, NEC и Nortel.
Пример: сервер, использующий порты завершения ввода/вывода
Пример: сервер, использующий порты завершения ввода/вывода Программа 14.4 представляет видоизмененный вариант программы serverNP (программа 11.3), в котором используются порты завершения ввода/вывода. Этот сервер создает небольшой пул серверных потоков и больший пул
ADD 2
И btw, Проект документа Linux действительно полезен.
Serial port – это тип устройства, в котором используется микросхема UART, универсальный асинхронный приемник-передатчик. Другим способом был один из двух основных способов взаимодействия с компьютером в старые времена, параллельные порты. Серийный просто подключить, ему не нужно много проводов. Параллел был полезен, если вы хотели идти быстро, в 8 раз быстрее, чем серийный, но кабели и разъемы были дорогими. Параллельный ввод-вывод полностью исчез из компьютерных конструкций, что усугубляется огромными успехами в шинных приемопередатчиках, типом чипа, который может передавать электрический сигнал по проводам.
COM поступает от MS-Dos, это имя устройства. Сокращение для “Порт связи”. Компьютеры в 1980 году обычно имели два последовательных порта, обозначенных COM1 и COM2 на задней панели устройства. Это имя переносится в Windows, и большинство драйверов, имитирующих последовательный порт, создадут устройство с именем “COM” в его имени. LPT – имя устройства для параллельных портов, сокращение от “Line PrinTer”.
RS-232 был стандартом электрических сигналов для последовательных портов. Он является самым простым с очень низкими требованиями к устройству, поддерживающим только соединение “точка-точка”. RS-422 и RS-485 не были необычными, используя витую пару для каждого сигнала, обеспечивая значительно более высокую помехоустойчивость и позволяя нескольким устройствам подключаться друг к другу.
USB означает универсальную последовательную шину. Усилена возможностью интегрировать микропроцессор в устройства размером несколько миллиметров и стоит несколько десятков. Он заменил устаревшие устройства в последние 1990-е годы. Он универсален, потому что он может поддерживать множество различных устройств, от нагревателей кофеварки до дисководов до адаптеров Wii для воспроизведения звука. Это Serial, для этого требуется только 4 провода. И это шина, вы можете подключить USB-устройство к произвольному порту. Он конкурировал с FireWire, очень похожим подходом и отстаивал Apple, но победил на суше.
Единственная причина, по которой последовательные порты по-прежнему актуальны в Windows, заключается в том, что для устройства USB требуется специальный драйвер устройства. Производителям устройств не нравится писать и поддерживать драйверы, они часто используют ярлык в своем драйвере, что позволяет эмулировать устаревшее последовательное портовое устройство. Поэтому программисты могут использовать устаревшую поддержку последовательных портов, встроенных в операционную систему и любую библиотеку времени исполнения. Скорее несовершенная поддержка кстати, эти эмуляторы никогда не поддерживают plug-and-play. Обнаружение определенного последовательного порта для открытия очень сложно. И эти драйверы часто ошибаются в невозможности диагностировать способы, когда вы дергаете USB-устройство, пока ваша программа использует его.
Подставка для USB для универсальной последовательной шины, а не для порта. Термин “последовательный порт” просто означает, что данные передаются по одному биту за один путь сигнала – в этом смысле даже Ethernet носит последовательный характер. Слово serial в обоих терминах не подразумевает никакой другой связи ширины пути данных.
Вы правы в том, что термин последовательный порт в контексте ПК обычно означает порт RS-232, но существуют и другие стандарты последовательного порта, такие как RS-422 и RS-485, часто используемые в промышленных приложениях. Что общего у них, так это то, что они реализованы с использованием UART (Универсальный асинхронный приемник/передатчик).
Термин Universal на USB просто отражает тот факт, что он не является специфическим интерфейсом устройства, например выделенными портами мыши или клавиатуры, найденными на более старом оборудовании. Аналогично, последовательный порт на основе UART не является специфичным для устройства, что отражается U в UART.
USB значительно отличается от RS-232 несколькими способами; это мастер/ведомый (или хост/устройство в терминах USB), а не одноранговый, устройство USB не может инициировать связь, оно должно быть опрошено хостом. USB включает в себя низковольтный источник питания, позволяющий устройствам с умеренной потребляемой мощностью питаться от шины – это также то, почему порты USB могут использоваться для зарядки устройств с батарейным питанием. USB значительно сложнее, чем RS-232, который определяет только физический (аппаратный) уровень, тогда как для USB требуется полный стек протокола программного обеспечения.
Термин COM – это только префикс имени устройства, используемый в Windows (и ранее MS-DOS) для последовательного (UART) порта. Сокращение для “связи”, вы можете, например, открыть COM-порт в качестве устройства ввода-вывода потока, скажем FILE* port = fopen( "COM1", "wr" ) ; .
Сегодня практически ни одно устройство не может обойтись без USB. Порты этого стандарта присутствуют не только на компьютерах, но и на мультимедийном оборудовании, аудиовизуальном оборудовании и даже бытовой технике. Они используются для быстрой передачи данных из внешней памяти, а также для питания и зарядки.
USB – быстро, быстрее, ещё быстрее
Первая версия стандарта USB имела две скорости передачи данных. USB 1.0 позволил достичь скорости 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с в режиме низкой скорости. Как отмечает Аджай Бхатт, переход в более медленный режим, вероятно, «спас» USB от сбоев. Первоначально он не был предусмотрен и был добавлен только по просьбе разработчиков программного обеспечения Microsoft.
Планируя поддержку мыши в Windows, они пришли к выводу, что 12 Мбит/с – это «слишком быстро». Они предсказали, что более быстрый режим работы может потребовать экранирования кабелей, а это означает, что кабели компьютерных мышей станут слишком жесткими для комфортной работы, а затраты на их производство будут слишком высокими.
Они решили, что если стандарт не будет использовать более низкие скорости, они не смогут реализовать его в системе. После обновления стандарта до версии 1.1 в 1998 году электрические параметры разъёма были улучшены, что облегчило передачу сигналов на большие расстояния.
В 2000 году была опубликована спецификация USB 2.0. Так называемый режим Hi Speed был добавлен к двум предыдущим режимам. Это позволило передавать данные со скоростью 480 Мбит/с. В дополнение к более высокой производительности были введены новые разъемы и усовершенствованы стандарты электропитания.
В новой версии точно определен способ загрузки. Максимальный ток, который мог протекать через разъем, составлял 500 мА. В то же время два устройства могут быть подключены друг к другу без использования хоста.
USB 2.0 правил на рынке компьютерных разъёмов в течение следующих 10 лет.
С 2010 года пользователи могут использовать третий вариант USB. За прошедшее время было выделено несколько поколений этого стандарта, а названия были изменены несколько раз. В базовой версии 3.0 появился режим Super Speed, позволяющий передавать данные со скоростью 5 Гбит/с. С 2013 года данные могут передаваться со скоростью 10 Гбит/с. Это, так называемый, режим Super Speed+, известный по USB 3.1. Спецификация варианта USB 3.2, опубликованная в 2017 году, увеличила скорость передачи в режиме Super Speed+ до 20 Гбит/с.
В конечном итоге, USB 3.0 получил название USB 3.2 Gen1, USB 3.1 – USB 3.2 Gen2, а USB 3.2 – USB 3.2 Gen2x2. В соответствии с рекомендациями организации по стандартизации USB, производители устройств должны помечать розетки и вилки Super Speed синим цветом и логотип SS.
Порты COM и USB
Порты COM и USB Порты – устройства, через которые компьютер может обмениваться информацией с внешним оборудованием. Строго говоря, сами порты – это микросхемы, находящиеся внутри компьютера, а на заднюю стенку системного блока выведены подключенные к ним разъемы (рис.
Начало эры USB
Cтандарт USB был определен в конце 1995 года, и с 1996 года стали появляться компьютеры с новыми портами. Microsoft добавила поддержку USB в Windows 95 OSR2.1, но система требовала специального обновления. Первый большой показ рабочих устройств состоялся на выставке Comdex в Лас-Вегасе в 1998 году.
Apple не участвовала в работе над стандартом, но именно эта компания впервые представила компьютер, оснащенный только USB-портами в том же году. Всё стало быстро меняться, когда появилась Windows 98. Рынок был «наводнен» различными устройствами нового стандарта.
Интерфейс USB предлагал возможность самоконфигурации, это означало, что пользователю не нужно корректировать настройки, такие как прерывания или адреса памяти (до эры USB это было проклятием пользователей).
Более того, стандарт даже не предоставляет интерфейс. Стандартизованные разъемы гарантируют удобное подключение, а устройства, использующие стандарт, можно включать и выключать без перезагрузки компьютера. USB также позволяет избавиться от некоторых шнуров питания. Кроме того, благодаря необходимой сертификацией, пользователю гарантируется, что оборудование с логотипом USB будет работать так, как заявлено производителем.
Механизм прерываний
Для шины USB настоящего механизма прерываний не существует. Вместо этого хост опрашивает подключенные устройства на предмет наличия данных о прерывании. Опрос происходит в фиксированные интервалы времени, обычно каждые 1 – 32 мс. Устройству разрешается посылать до 64 байт данных.
С точки зрения драйвера, возможности работы с прерываниями фактически определяются хостом, который и обеспечивает поддержку физической реализации USB-интерфейса.
Составляющие USB
Шина USB состоит из следующих элементов:
- хост-контроллер (host controller, коротко хост) – главный контроллер, который входит в состав системного блока компьютера и управляет работой всех устройств на шине USB. На шине USB допускается наличие только одного хоста. Системный блок персонального компьютера содержит один или несколько хостов, каждый из которых управляет отдельной шиной USB.
В обязанности хоста входит:- слежение за подключением и отключением устройств;
- организация управляющих потоков между USB-устройством и хостом;
- организация потоков данных между USB-устройством и хостом;
- контроль состояния устройств и ведение статистики активности;
- снабжение подключенных устройств электропитанием.
- частотой обращения к шине и требованиями к задержкам;
- необходимой полосой пропускания;
- номером конечной точки;
- требованиями к обработке ошибок;
- максимальным размером кадра, который может быть принят или послан;
- типом поддерживаемой передачи данных;
- направлением осуществления передачи между конечной точной и хостом.
Порты завершения ввода/вывода
Порты завершения ввода/вывода Порты завершения ввода/вывода, поддерживаемые лишь на NT-платформах, объединяют в себе возможности перекрывающегося ввода/вывода и независимых потоков и используются чаще всего в серверных программах. Чтобы выяснить, какими требованиями
6.4. СИСТЕМЫ ИЗ ПРОГРАММ, ОБМЕНИВАЮЩИХСЯ ДАННЫМИ ЧЕРЕЗ ПОРТЫ
6.4. СИСТЕМЫ ИЗ ПРОГРАММ, ОБМЕНИВАЮЩИХСЯ ДАННЫМИ ЧЕРЕЗ ПОРТЫ Такой обмен обычно реализуется при многопроцессорной (многомашинной) обработке. Порт каждой из программ представляет программу накопления и верификации как входных, так и выходных данных в соответствующих
Насколько я понимаю, Serial Port обычно означает порт, совместимый с RS-232 (RS = рекомендуемый стандарт). USB означает Universal Serial Port . Поэтому его имя содержит последовательный порт, поддерживает ли он RS-232? Что означает Universal ?
А что означает COM-порт?
СИСТЕМНО-ЗАВИСИМЫЕ СРЕДСТВА: ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА МИКРОПРОЦЕССОРОВ INTEL 8086/8088
СИСТЕМНО-ЗАВИСИМЫЕ СРЕДСТВА: ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА МИКРОПРОЦЕССОРОВ INTEL 8086/8088 Рассмотрим различные устройства ввода-вывода, поскольку теперь мы хотим обсудить вопрос о том, как приспособить реализацию компилятора с языка Си к требованиям конкретной вычислительной
Принципы передачи данных
Механизм передачи данных является асинхронным и блочным. Блок передаваемых данных называется USB-фреймом или USB-кадром и передается за фиксированный временной интервал. Оперирование командами и блоками данных реализуется при помощи логической абстракции, называемой каналом. Канал является логической связкой между хостом и конечной точкой внешнего устройства.
Любой обмен по шине USB инициируется хост-контроллером. Он организует обмены с устройствами согласно своему плану распределения ресурсов.
Контроллер циклически (с периодом 1,0 ± 0,0005 мс) формирует кадры (frames), в которые укладываются все запланированные передачи.
Каждый кадр начинается с посылки пакета-маркера SOF (Start Of Frame, начало кадра), который является синхронизирующим сигналом для всех устройств, включая хабы. В конце каждого кадра выделяется интервал времени EOF (End Of Frame, конец кадра), на время которого хабы запрещают передачу по направлению к контроллеру. Если хаб обнаружит, что с какого-то порта в это время ведется передача данных, этот порт отключается.
В режиме высокоскоростной передачи пакеты SOF передаются в начале каждого микрокадра (период 125 ± 0,0625 мкс).
Хост планирует загрузку кадров так, чтобы в них всегда находилось место для наиболее приоритетных передач, а свободное место кадров заполняется низкоприоритетными передачами больших объемов данных. Спецификация USB позволяет занимать под периодические транзакции (изохронные и прерывания) до 90% пропускной способности шины.
Каждый кадр имеет свой номер. Хост-контроллер оперирует 32-битным счетчиком, но в маркере SOF передает только младшие 11 бит. Номер кадра циклически увеличивается во время EOF.
Для изохронной передачи важна синхронизация устройств и контроллера. Есть три варианта синхронизации:
- синхронизация внутреннего генератора устройства с маркерами SOF;
- подстройка частоты кадров под частоту устройства;
- согласование скорости передачи (приема) устройства с частотой кадров.
В каждом кадре может быть выполнено несколько транзакций, их допустимое число зависит от скорости, длины поля данных каждой из них, а также от задержек, вносимых кабелями, хабами и устройствами. Все транзакции кадров должны быть завершены до момента времени EOF. Частота генерации кадров может немного варьироваться с помощью специального регистра хост-контроллера, что позволяет подстраивать частоту для изохронных передач. Подстройка частоты кадров контроллера возможна под частоту внутренней синхронизации только одного устройства.
Информация по каналу передается в виде пакетов (Packet). Каждый пакет начинается с поля синхронизации SYNC (SYNChronization), за которым следует идентификатор пакета PID (Packet IDentifier). Поле Check представляет собой побитовую инверсию PID.
Структура данных пакета зависит от группы, к которой он относится.
1. Клиентское ПО посылает IPR-запросы уровню USBD.
2. Драйвер USBD разбивает запросы на транзакции по следующим правилам:
- выполнение запроса считается законченным, когда успешно завершены все транзакции, его составляющие;
- все подробности отработки транзакций (такие как ожидание готовности, повтор транзакции при ошибке, неготовность приемника и т. д.) до клиентского ПО не доводятся;
- ПО может только запустить запрос и ожидать или выполнения запроса или выхода по тайм-ауту;
- устройство может сигнализировать о серьезных ошибках, что приводит к аварийному завершению запроса, о чем уведомляется источник запроса.
3. Драйвер контроллера хоста принимает от системного драйвера шины перечень транзакций и выполняет следующие действия:
- планирует исполнение полученных транзакций, добавляя их к списку транзакций;
- извлекает из списка очередную транзакцию и передает ее уровню хост-контроллера интерфейса шины USB;
4. Хост-контроллер интерфейса шины USB формирует кадры;
5. Кадры передаются последовательной передачей бит по методу NRZI
Таким образом, можно сформировать следующую упрощенную схему:
1. каждый кадр состоит из наиболее приоритетных посылок, состав которых формирует драйвер хоста;
2. каждая передача состоит из одной или нескольких транзакций;
3. каждая транзакция состоит из пакетов;
4. каждый пакет состоит из идентификатора пакета, данных (если они есть) и контрольной суммы.
Спецификация шины определяет четыре различных типа передачи (transfer type) данных для конечных точек:
- управляющие передачи (Control Transfers) — используются хостом для конфигурирования устройства во время подключения, для управления устройством и получения статусной информации в процессе работы. Протокол обеспечивает гарантированную доставку таких посылок. Длина поля данных управляющей посылки не может превышать 64 байт на полной скорости и 8 байт на низкой. Для таких посылок хост гарантированно выделяет 10% полосы пропускания;
- передачи массивов данных (Bulk Data Transfers) — применяются при необходимости обеспечения гарантированной доставки данных от хоста к функции или от функции к хосту, но время доставки не ограничено. Такая передача занимает всю доступную полосу пропускания шины. Пакеты имеют поле данных размером 8, 16, 32 или 64 байт. Приоритет у таких передач самый низкий, они могут приостанавливаться при большой загрузке шины. Допускаются только на полной скорости передачи. Такие посылки используются, например, принтерами или сканерами;
- передачи по прерываниям (Interrupt Transfers) — используются в том случае, когда требуется передавать одиночные пакеты данных небольшого размера. Каждый пакет требуется передать за ограниченное время. Операции передачи носят спонтанный характер и должны обслуживаться не медленнее, чем того требует устройство. Поле данных может содержать до 64 байт на полной скорости и до 8 байт на низкой. Предел времени обслуживания устанавливается в диапазоне 1—255 мс для полной скорости и 10—255 мс — для низкой. Такие передачи используются в устройствах ввода, таких как мышь и клавиатура;
- изохронные передачи (Isochronous Transfers) — применяются для обмена данными в "реальном времени", когда на каждом временном интервале требуется передавать строго определенное количество данных, но доставка информации не гарантирована (передача данных ведется без повторения при сбоях, допускается потеря пакетов). Такие передачи занимают предварительно согласованную часть пропускной способности шины и имеют заданную задержку доставки. Изохронные передачи обычно используются в мультимедийных устройствах для передачи аудио- и видеоданных, например, цифровая передача голоса. Изохронные передачи разделяются по способу синхронизации конечных точек — источников или получателей данных — с системой: различают асинхронный, синхронный и адаптивный классы устройств, каждому из которых соответствует свой тип канала USB.
История
USB шина появилась в 1996 году как попытка решения проблемы множественности интерфейсов. К тому времени персональные компьютеры (ПК) были оснащены большим количеством разнообразных внешних полезных и необходимых интерфейсов, но все они требовали своего специального разъема и, чаще всего, выделенного аппаратного прерывания (IRQ, Interrupt ReQuest).
USB была разработана группой из семи компаний(Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co., Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom).
Первая спецификация (версия 1.0) USB была опубликована в начале 1996 года, а осенью 1998 года появилась спецификация 1.1, исправляющая проблемы, обнаруженные в первой редакции. Весной 2000 года была опубликована версия 2.0, в которой предусматривалось 40-кратное повышение пропускной способности шины. Так, спецификация 1.0 и 1.1 обеспечивает работу на скоростях 12 Мбит/с и 1,5 Мбит/с, а спецификация 2.0 – на скорости 480 Мбит/с. При этом предусматривается обратная совместимость USB 2.0 с USB 1.х.
Свойства USB-устройств
- адресация – устройство должно отзываться на назначенный ему уникальный адрес и только на него;
- конфигурирование – после включения или сброса устройство должно предоставлять нулевой адрес для возможности конфигурирования его портов;
- передача данных – устройство имеет набор конечных точек для обмена данными с хостом. Для конечных точек, допускающих разные типы передач, после конфигурирования доступен только один из них;
- управление энергопотреблением – любое устройство при подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА. При конфигурировании устройство заявляет свои потребности тока, но не более 500 мА. Если хаб не может обеспечить устройству заявленный ток, устройство не будет использоваться;
- приостановка – USB-устройство должно поддерживать приостановку (suspended mode), при которой его потребляемый ток не превышает 500 мкА. USB-устройство должно автоматически приостанавливаться при прекращении активности шины;
- удаленное пробуждение – возможность удаленного пробуждения (remote wakeup) позволяет приостановленному USB-устройству подать сигнал хосту, который тоже может находиться в приостановленном состоянии. Возможность удаленного пробуждения описывается в конфигурации USB-устройства. При конфигурировании эта функция может быть запрещена.
ГЛАВА 14 Асинхронный ввод/вывод и порты завершения
ГЛАВА 14 Асинхронный ввод/вывод и порты завершения Операциям ввода и вывода присуща более медленная скорость выполнения по сравнению с другими видами обработки. Причиной такого замедления являются следующие факторы:• Задержки, обусловленные затратами времени на поиск
2.2.8. Дополнительные USB-порты
2.2.8. Дополнительные USB-порты USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина. К USB подключаются многие устройства: USB-диски, цифровые фотокамеры, цифровые видеокамеры, принтеры, сканеры, модемы, даже есть USB-клавиатуры и USB-мыши.Понятно, что при таком разнообразии
Разъемы и порты
Разъемы и порты Все современные ноутбуки оснащены USB-портами, к которым можно подключить практически все современные периферийные устройства. Интерфейс USB 2.0 обеспечивает передачу данных со скоростью до 60 Мбит/c и обладает обратной совместимостью с USB 1.1. Этот мудреный
7.3.4. Последовательные порты
7.3.4. Последовательные порты Файл /proc/tty/driver/serial содержит конфигурационную и статистическую информацию о последовательных портах. Эти порты нумеруются начиная с нуля.[24] Работать с настройками порта позволяет также команда setserial, но файл /proc/tty/driver/serial, помимо всего прочего,
Общая архитектура USB
Физическая архитектура USB определяется следующими правилами:
- устройства подключаются к хосту;
- физическое соединение устройств между собой осуществляется по топологии многоярусной звезды, вершиной которой является корневой хаб;
- центром каждой звезды является хаб;
- каждый кабельный сегмент соединяет между собой две точки: хост с хабом или функцией, хаб с функцией или другим хабом;
- к каждому порту хаба может подключаться периферийное USB-устройство или другой хаб, при этом допускаются до 5 уровней каскадирования хабов, не считая корневого.
Самым верхним уровнем является корневой концентратор, который обычно совмещается с USB контроллером.
К корневому концентратору могут быть подключены либо устройства, либо еще концентраторы, для увеличения числа доступных портов. Концентратор может быть выполнен в виде отдельного устройства, либо быть встроенным в какое-то другое, т.е. устройства, подключаемые к USB, можно подразделить на функциональные устройства, т.е. те, которые выполняют какую-то конкретную функцию (например, мыши), устройства-концентратор, выполняющие только функцию только разветвления, и совмещенные устройства, имеющие в своем составе концентратор, расширяющие набор портов (например, мониторы, с портами для подключения других).
На пятом уровне комбинированное устройство использоваться не может. Кроме того отдельно стоит упомянуть о хосте, являющемся скорее программно-аппаратным комплексом, нежели просто устройством.
Детали физической архитектуры скрыты от прикладных программ в системном программном обеспечении (ПО), поэтому логическая архитектура выглядит как обычная звезда, центром которой является прикладное ПО, а вершинами – набор конечных точек. Прикладная программа ведет обмен информацией с каждой конечной точкой.
Сила USB
Силу тока в разъёмах типа A и B стандарта USB 3.2 увеличили до 900 мА (1,5 A для разъемов питания). Разъём C, который заменяет все другие более ранние разъемы, однако, допускает максимальный ток 3А при стандартном напряжении 5В. Розетки питания USB в этой версии имеют напряжение 20В и максимальный ток 5А. В результате вы можете получить до 100 Вт мощности. Этого достаточно, например, для питания ноутбука.
Постоянно возрастающие требования к эффективности передачи данных привели к потребности в разработке нового стандарта. Спецификация USB 4 была опубликована в 2019 году, а первые устройства должны появиться во второй половине этого года. Максимальная производительность разъёма составляет 40 Гбит/с. USB 4 основан на протоколе Thunderbolt 3 и полностью совместим с ним.
ADD 1
Некоторое понимание ответа Ганса:
Чтобы уменьшить нагрузку, производители устройств обычно делают свое устройство таким же, как устройство последовательного порта. Это зависит от того, что многие библиотеки OS и языков уже включили поддержку последовательного порта. Хотя такая поддержка не сопоставима с реальным драйвером соответствующего устройства.
10.2.5 Порты приложения
10.2.5 Порты приложения Клиент должен идентифицировать службу, к которой он хочет получить доступ. Это выполняется через спецификацию IP-адреса службы хоста и его номера порта TCP. Как и для UDP, номера портов TCP находятся в диапазоне от 0 до 65 535. Порты в диапазоне от 0 до 1023
Как найти порты FXO и FXS на плате TDM400P
Как найти порты FXO и FXS на плате TDM400P На рис. 4.1 представлена плата TDM400P с модулями FXS и FXO. Фото черно-белое, поэтому невозможно различить цвета, но под номером 1 -FXS-модуль зеленого цвета, а под номером 2 - FXO-модуль, оранжево- красный. В нижнем правом углу рисунка можно увидеть
Глава 10. Порты. Прокси. Файерволл
Глава 10. Порты. Прокси. Файерволл Когда большинство пользователей компьютерных технологий видят слово «порт», то обычно с ним ассоциируются такие аббревиатуры, как COM, LPT, PS/2. То есть — попросту названия «гнезд», куда можно присоединить какие — либо периферийные
Сравнение производительности RS-232 и RS-485
1、Защита от помех: Интерфейс RS485 представляет собой комбинацию сбалансированного драйвера и дифференциального приемника, который имеет хорошие помехоустойчивые характеристики. Интерфейс RS232 использует сигнальную линию и обратную линию сигнала для формирования общей формы передачи по земле, которая подвержена синфазным помехам.
2、Расстояние передачи: Стандартное значение максимальной дальности передачи интерфейса RS485 составляет 1200 метров (при 9600 бит / с), что на самом деле может достигать 3000 метров. Расстояние передачи RS232 ограничено, максимальное стандартное значение расстояния передачи составляет 50 метров, фактически оно может использоваться только на расстоянии около 15 метров.
3、Коммуникационная способность: Интерфейс RS-485 позволяет подключать к шине до 128 трансиверов.Пользователи могут легко создать сеть устройств с одним интерфейсом RS-485. RS-232 позволяет общаться только один на один.
4、Скорость передачи: Скорость передачи RS-232 низкая. При асинхронной передаче скорость передачи составляет 20 Кбит / с. Максимальная скорость передачи данных RS-485 составляет 10 Мбит / с.
5、Сигнальная линия: Полудуплексная сеть, состоящая из интерфейсов RS485, обычно требует только двух сигнальных линий. Порт RS-232 обычно использует только три линии RXD, TXD и GND.
6、Значение электрического уровня: Логическая «1» RS-485 представлена разностью напряжений между двумя линиями как + (2-6) В; логический «0» представлена разностью напряжений между двумя линиями как - (2-6) В. Напряжение любой сигнальной линии в RS-232-C находится в отрицательной логической зависимости. А именно: логическая «1», -5- -15В; логическая «0» + 5- + 15В.
Порты – устройства, через которые компьютер может обмениваться информацией с внешним оборудованием. Строго говоря, сами порты – это микросхемы, находящиеся внутри компьютера, а на заднюю стенку системного блока выведены подключенные к ним разъемы (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Разъемы портов.
Сначала в компьютерах появился последовательный (serial) порт. Иначе он называется COM-порт или RS-232. К COM-порту подключают кабель, состоящий из нескольких проводов, оканчивающийся 9-штырьковым разъемом. Информация через этот порт передается в виде последовательности электрических импульсов. По одному проводу (Tx) компьютер передает информацию внешнему устройству, а по другому (Rx) – принимает.
Стандарт RS-232 остается неизменным уже более десяти лет. На материнской плате компьютера предусмотрено два последовательных порта – COM1 и COM2. На задней стенке любого системного блока присутствует хотя бы один разъем последовательного порта (COM1). Второй порт (COM2) в современных компьютерах обычно просто не выведен на заднюю стенку, хотя на материнской плате соединительная колодка для него сделана.
Подключать устройства к последовательному порту рекомендуется, пока компьютер выключен. На практике это требование обычно игнорируют, что иногда приводит к выходу из строя или подключаемого устройства, или самого порта.
Параметры COM-портов можно настроить следующим образом.
1. Запустите Диспетчер устройств. Для этого нажмите кнопку Пуск и выберите пункт Панель управления. Дважды щелкните кнопкой мыши на значке Система. На вкладке Оборудование нажмите кнопку Диспетчер устройств.
2. Дважды щелкните на пункте Порты COM и LPT.
3. Выберите порт, параметры которого нужно изменить, и выполните команду Свойства. Откроется окно Свойства: Последовательный порт (СОМ2) (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Параметры порта.
На вкладке Параметры порта окна Свойства: Последовательный порт (СОМ2) доступно несколько параметров. Из них нам может понадобиться первый параметр Скорость (бит/с), определяющий, с какой скоростью порт способен передавать и принимать данные. По умолчанию задано значение 9600 бит/с. Предполагается, что с такой скоростью способно работать любое устройство, подключаемое к порту. Однако многие современные устройства, в том числе модемы и data-кабели для сотовых телефонов, могут обмениваться данными с компьютером с гораздо большей скоростью. Поэтому, если при низкой скорости передачи подключенное устройство работает устойчиво, можно попробовать увеличить значение до 57 600 или 115 200 бит/с – данные будут передаваться гораздо быстрее.
4. Выберите из списка нужное значение скорости порта и нажмите кнопку OK.
Остальные настройки последовательных портов обычно изменять не нужно. Вернуть все настройки порта к первоначальным значениям можно, нажав кнопку Восстановить умолчания.
Порты шины USB (universal serial bus – универсальная последовательная шина) обязательно присутствуют в любом современном компьютере (см. рис. 1.2). Этот стандарт подключения внешних устройств постепенно пришел на смену последовательному порту. Данные здесь, как и через COM-порт, передаются по двум проводам. По третьему проводу на подключаемые устройства подается напряжение питания +5 В.
Максимальная скорость обмена данными через порт USB почти в 1000 раз выше, чем через последовательный порт. Правда, при подключении телефона, который является большим «тугодумом», это несущественно. Важнее то, что стандартом гарантирована возможность «горячего», во время работы компьютера, подключения устройств к портам USB. Кроме того, USB-порты не требуют настройки. В Диспетчере устройств отображаются сведения о токе, который потребляет каждое устройство, подключенное к USB-портам.
Существует три типа разъемов USB, различающиеся только формой и размером (рис. 1.5).
«Обычный», плоский разъем типа A служит для подключения кабеля к компьютеру. Таким же разъемом оснащены миниатюрные адаптеры, которые вставляются непосредственно в порт USB на системном блоке. Особенно удобно подключать такой адаптер, когда дополнительные порты выведены на переднюю панель системного блока. Если на передней панели разъемов USB нет, а подбираться к задней стенке компьютера каждый раз затруднительно, поможет кабель-удлинитель с разъемами типа А на обоих концах.
Рис. 1.5. Разъемы USB.
Разъем типа B используют для соединения кабеля с периферийными устройствами: принтерами и модемами.
Для подключения к портативным устройствам (телефонам, камерам) применяют разъем мини-USB или мини-B.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Путаница с розетками USB
В первой версии USB предусмотрены только два типа разъемов стандартного размера – штекеры плоского сечения, обозначенные как тип A, и вилка квадратной формы, обозначенная как тип B.
Беспорядок пришёл с USB 2.0. К стандартному размеру присоединились мини- и микро-. Мини-размер имел три варианта – A, B и AB, а микро-размер два – A и B. Мини-вариант был создан для работы мобильных устройств. Однако, он был очень «урезан» производителями, поэтому необходимо было снова адаптировать розетки и вилки. Тогда был представлен микро-разъём с толщиной около половины мини.
Начиная с версии USB 3.0, используются только традиционные, стандартные вилки и розетки A и B. Сокеты Micro B всё ещё встречаются, но исчезнут с популяризацией стандарта 3.2, то есть, в соответствии с текущим наименованием, – 3.2 Gen2x2.
Здесь царит разъем USB-C и будет единственным в случае стандарта USB 4.0
Разъёмы и вилки USB 2.0 и 3.0 A совместимы друг с другом. Порты USB 3.0 типа B немного крупнее, чем в версии 2.0, и позволяют подключать более крупные разъемы 3.0 B и меньшие 2.0 B. Однако, разъемы 3.0 B не соответствуют входу 2.0. Разъемы B на микро версии идентичны для USB 2.0 и для USB 3.0. USB-C больше не совместим со своими предшественниками. Как видите, очень легко потеряться среди типов USB-разъемов.
Тот, кто ожидает разумных и недвусмысленных меток в этих джунглях, будет разочарован. Спецификация USB не предоставляет, например, цветового кода отдельных разъёмов. Мы уже писали, что единственное обозначение, которое оно предлагает производителям (но не требует), – это синий цвет суперскоростных портов, т.е. начиная с версии 3.0 и выше. Другие цвета розеток и вилок, которые иногда встречаются в разных устройствах, обычно являются маркировкой, принятой отдельными производителями.
Подводя итог, можно сказать, что черный разъем и черный штекер – это USB 2.0, а синий порт – вариант 3.x, тогда как фиолетовый или зеленый могут, хотя и не обязательно, означать разъём для быстрой зарядки с более высоким током. Оранжевый или красный цвета часто являются портами, которые позволяют заряжать устройство, в то время как компьютер или ноутбук, оборудованный этой розеткой, находится в спящем состоянии (так называемые, спящие и зарядные порты). Однако, чтобы всё не казалось таким простым, оранжевый иногда означает порты быстрой зарядки Qualcomm Quick Charge (QQC), стандарт для зарядки мобильных устройств с более высокой производительностью, чем указано в спецификации USB.
Последовательный порт, COM-порт, порт UART, TTL, RS-232, RS-485 разница
Порты завершения ввода/вывода
Порты завершения ввода/вывода В главе 14 описываются порты завершения ввода/вывода, которые предоставляют другой механизм, позволяющий избежать состязательности между потоками путем ограничения их количества. Порты завершения ввода/вывода дают возможность небольшому
Подключение периферийных устройств к шине USB
Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства.
Спецификация 1.0 регламентировала два типа разъёмов:
Впоследствии были разработаны миниатюрные разъёмы для применения USB в переносных и мобильных устройствах, получившие название Mini-USB.
Существуют также разъёмы типа Mini AB и Micro AB, с которыми соединяются соответствующие коннекторы как типа A, так и типа B.
Читайте также: