Інтерфейси, порти ПК

дивитися на реферати схожі на "Інтерфейси, порти ПК"

Введення

Тлумачний словник з обчислювальних систем визначає поняття інтерфейс
(interface) як границю розділу двох систем, пристроїв або програм;елементи з'єднання та допоміжні схеми управління, що використовуються дляз'єднання пристроїв. Ми ж поговоримо про інтерфейси, що дозволяють підключатидо персональних (і не тільки) комп'ютерам різноманітні периферійніпристрої і їхні контролери. За способом передачі інформації інтерфейсипідрозділяються на паралельні і послідовні. У паралельномуінтерфейсі всі біти переданого слова (зазвичай байти) виставляються іпередаються за відповідними паралельно йде проводах одночасно. У
PC традиційно використовується паралельний інтерфейс Centronics, реалізований
LPT-портами. У послідовному ж інтерфейсі біти передаються один заодним, зазвичай по одній лінії. СОМ порти PC забезпечують послідовнийінтерфейс відповідно до стандарту RS-232C. При розглядіінтерфейсів важливим параметром є пропускна здатність.

В архітектурі сучасних комп'ютерів все більшого значення набуваютьзовнішні шини, що служать для підключення різних пристроїв. Сьогодні цеможуть бути, наприклад, зовнішні жорсткі диски, CD-, DVD-пристрої, сканери,принтери, цифрові камери та інше.

Широко використовується послідовний інтерфейс синхронної і асинхронноїпередачі даних.

Зміст

1. Загальна характеристика

2. Структура USB

3. Фізичний інтерфейс

4. Модель передачі даних

5 Типи передачі даних

6. Протокол

7. Пристрої USB - функції та хаби

9. Хост-контролер

Список використаної літератури

Шина USB

Загальна характеристика

USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина)є промисловим стандартом розширення архітектури PC, орієнтованимна інтеграцію з телефонією і пристроями побутової електроніки. Версія 1.0була опублікована в січні 1996 року. Архітектура USB визначаєтьсянаступними критеріями:

> Легко реалізовується розширення периферії PC.

> Дешеве рішення, що підтримує швидкість передачі до 12 Мбіт/с.

> Повна підтримка в реальному часі передачі звуку та (стиснутих) відеоданих.

> Гнучкість протоколу змішаної передачі ізохронний даних і асинхронних повідомлень.

> Інтеграція з випускаються пристроями.

> Доступність в PC всіх конфігурацій і розмірів.

> Забезпечення стандартного інтерфейсу, здатного швидко завоювати ринок.

> Створення нових класів пристроїв, які розширюють PC.

> З точки зору кінцевого користувача, привабливі такі риси USB:

> Простота кабельної системи та підключень.

> Приховування подробиць електричного підключення від кінцевого користувача.

> самоідентифікується ПУ, автоматична зв'язок пристроїв з драйверами і конфігурація.

> Можливість динамічного підключення і конфігурування ПУ.

> З середини 1996 року випускаються PC з вбудованим контроллером USB, реалізованим чіпсетом. Вже з'явилися модеми, клавіатури, сканери, динаміки та інші пристрої введення/виводу з підтримкою USB, а також моніторів з USB-адаптерами - вони грають роль концентраторів для підключення інших пристроїв.

Структура USB < p> USB забезпечує одночасний обмін даними між хост-комп'ютером ібезліччю периферійних пристроїв (ПП). Розподіл пропускноїздатності шини між ПУ планується хостом і реалізується ним з допомогоюпосилки маркерів. Шина дозволяє підключати, конфігурувати, використовуватиі відключати пристрою під час роботи хоста і самих пристроїв.

Широко використовується послідовний інтерфейс синхронної і асинхронноїпередачі даних.

Нижче наводиться авторський варіант перекладу термінів із специфікації
"Universal Serial Bus Specification", опублікованій Compaq, DEC, IBM,
Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Більш детальну і оперативнуінформацію можна знайти за адресою:

Прилади (Device) USB можуть бути хабами, функціями або їхкомбінацією. Хаб (Hub) забезпечує додаткові точки підключенняпристроїв до шини. Функції (Function) USB надають системідодаткові можливості, наприклад підключення до ISDN, цифровий джойстик,акустичні колонки з цифровим інтерфейсом і т. п. Пристрій USB повинномати інтерфейс USB, що забезпечує повну підтримку протоколу USB,виконання стандартних операцій (конфігурування і скидання) та наданняінформації, яка описує пристрій. Багато пристроїв, що підключаються до USB,мають у своєму складі і хаб, і функції. Роботою всієї системи USB управляєхост-контролер (Host Controller), що є програмно-апаратноїпідсистемою хост-комп'ютера.

Фізичне підключення пристроїв здійснюється за топологією багатоярусноїзірки. Центром кожної зірки є хаб, кожен кабельний сегментз'єднує дві точки - хаб з іншим хабом або з функцією. У системі єодин (і тільки один) хост-контролер, розташований у вершині пірамідипристроїв та хабів. Хост-контролер інтегрується з кореневим хабом (Root
Hub), що забезпечує одну або кілька точок підключення - портів.
USB-контролер, що входить до складу чіпсетів, зазвичай має вбудованийдвупортовий хаб. Логічно пристрій, підключений до будь-якого хабу USB ісконфігуроване (див. нижче), може розглядатися як безпосередньопідключений до хост-контролера.

Опції являють собою пристрої, здатні передавати абоприймати дані або керуючу інформацію по шині. Типово функціїявляють собою окремі ПУ з кабелем, що підключається до порту хаба.
Фізично в одному корпусі може бути декілька функцій з вбудованим хабом,забезпечує їх підключення до одного порту. Ці комбінованіпристрої для хоста є хабами з постійно підключеними пристроями -функціями.

Кожна функція надає конфігураційну інформацію, що описуєможливості ПУ та вимоги до ресурсів. Перед використанням функція повиннабути налаштована хостом - їй має бути виділена смуга вканале івибрані опції конфігурації.

Прикладами функцій є:

> Покажчики - миша, планшет, світлове перо.

> Пристрої введення - клавіатура або сканер.

> Пристрій виведення - принтер, звукові колонки (цифрові).

> Телефонний адаптер ISDN.

Хаб - ключовий елемент системи РПР в архітектурі USB. Хаб єкабельним концентратором. Точки підключення називаються портами хаба. Коженхаб перетворює одну точку підключення в їх безліч. Архітектурадопускає з'єднання декількох хабів.

У кожного хаба є один висхідний порт (Upstream Port),призначений для підключення до хоста або хабу верхнього рівня. Рештапорти є спадними (Downstream Ports), призначеними дляпідключення функцій або хабів нижнього рівня. Хаб може розпізнатипідключення пристроїв до портів або відключення від них і керувати подачеюживлення на їх сегменти. Кожен з портів може бути дозволений або заборонений іналаштований на повну або обмежену швидкість обміну. Хабзабезпечує ізоляцію сегментів з низькою швидкістю від високошвидкісних.

Хаби можуть керувати подачею харчування на спадні порти;передбачається встановлення обмеження на струм, що споживається кожним портом.

Система USB поділяється на три рівні з певними правиламивзаємодії. Пристрій USB містить інтерфейсну частина, частинапристрої та функціональну частину. Хост теж ділиться на три частини --інтерфейсну, системну, ПЗ пристрою. Кожна частина відповідає лише запевне коло завдань, логічне і реальна взаємодія між нимиілюструє рис. 7.1.

У розглянуту структури входять такі елементи:

> Фізичний пристрій USB - пристрій на шині, що виконує функції, які цікавлять кінцевого користувача.

> Client SW -- ПЗ, відповідне конкретного пристрою, що виконується на хост-комп'ютері. Може бути складовою частиною ОС або спеціальним продуктом.

> USB System SW - системна підтримка USB, незалежна від конкретних пристроїв і клієнтського ПЗ.

> USB Host Controller - апаратні та програмні засоби для підключення пристроїв USB до хост-комп'ютера.

Фізичний інтерфейс

Стандарт USB визначає електричні і механічні характеристики шини.
Інформаційні сигнали і напругу живлення 5 У передаються почьотирьох кабелю. Використовується диференційний спосіб передачісигналів D + і D-по двох проводах. Рівні сигналів передавачів устатичному режимі повинні бути нижче 0,3 В (низький рівень) або вище 2,8 В
(високий рівень). Приймачі витримують вхідну напругу в межах -
0,5 ... 3,8 В. Передавачі повинні вміти переходити в високоімпедансноестан для двобічної напівдуплексному передачі по одній паріпроводів.

Передача по двох проводах в USB не обмежується диференціальнимисигналами. Крім диференціального приймача кожен пристрій маєлінійні приймачі сигналів D + і D-, а передавачі цих ліній управляютьсяіндивідуально. Це дозволяє розрізняти більш двох станів лінії,що використовуються для організації апаратного інтерфейсу. Стани Diff0 і
Diff1 визначаються по різниці потенціалів на лініях D + і D-більш 200 мВза умови, що на одній з них потенціал вище за поріг спрацьовування VSE.
Стан, при якому на обох входах D + і D-є низький рівень,називається лінійним нулем (SEO - Single-Ended Zero). Інтерфейс визначаєнаступні стани:

> Data J State і Data До State - стану переданого біта (або просто J і К), визначаються через стану Diff0 і Diff1.

> Idle State - пауза на шині.

> Resume State - сигнал "пробудження" для виведення пристрою з

"сплячого" режиму.

> Start of Packet (SOP) - початок пакету (перехід з Idle State в К).

> End of Packet (EOP) - кінець пакету.

> Disconnect - пристрій відключено від порту.

> Connect - пристрій підключено до порту.

> Reset - скидання пристрою.

Стану визначаються сполученнями диференціальних та лінійних сигналів;для повної і низькою швидкостей стану DiffO і Diff1 мають протилежнупризначення.

У декодуванні станів Disconnect, Connect і Reset враховується часзнаходження ліній (понад 2,5 мс) в певних станах.

Шина має два режими передачі. Повна швидкість передачі сигналів USBскладає 12 Мбіт/с, низька - 1,5 Мбіт/с. Для повної швидкості використовуєтьсяекранована кручена пара з імпедансом 90 Ом і довжиною сегмента до 5 м, длянизькою - невітой неекранірованньгй кабель до 3 м. низькошвидкісні кабелі тапристрої дешевше високошвидкісних. Одна і та ж система можеодночасно використовувати обидва режими; перемикання для пристроївздійснюється прозоро.

Низька швидкість призначена для роботи з невеликою кількістю ПУ, нещо вимагають високої швидкості. Швидкість, яка використовується пристроєм,підключеним до конкретного порту, визначається хабом за рівнями сигналів на лініях D + і D-, зміщується навантажувальні резисторами R2прийомопередавачів (див. рис. 7.2 і 7.3).

Сигнали синхронізації кодуються разом з даними за методом NRZI (Non
Return to Zero Invert), його роботу ілюструє рис. 7.4. Кожному пакетупередує поле синхронізації SYNC, що дозволяє приймача налаштуватися начастоту передавача. Кабель також має лінії VBus і GND для передачінапруги живлення 5 В до пристроїв. Переріз провідників вибирається вЗгідно з довжиною сегмента для забезпечення гарантованого рівнясигналу і напруги живлення.

Рис. 7.4. Кодування даних за методом NRZI

Стандарт визначає два типи роз'ємів (див. табл. 7.1 і рис. 7.5).
Роз'єми типу "А" застосовуються для підключення до хабам (Upstream Connector).
Вилки встановлюються на кабелях, не від'єднується від пристроїв (наприклад,клавіатура, миша і т. п.). Гнізда встановлюються на тих, які сходять портах
(Downstream Port) хабів. Роз'єми типу "В" (Downstream Connector)встановлюються на пристроях, від яких з'єднувальний кабель можевід'єднуватися (принтери та сканери). Відповідна частина (вилка) встановлюєтьсяна сполучні кабелі, протилежний кінець якого має вилку типу
"А".

Роз'єми типів "А" і "В" розрізняються механічно (рис. 7.5), щовиключає неприпустимі петльові з'єднання портів хабів. Чотирьохконтактнийроз'єми мають ключі, що виключають неправильне приєднання. Конструкціяроз'ємів забезпечує пізніше з'єднання та раннє від'єднання сигнальнихланцюгів у порівнянні з живлячими. Для розпізнавання роз'єму USB на корпусіпристрої ставиться стандартне символічне позначення.

Рис. 7.5. Гнізда USB: а - типу "А", б - типу "В", в - символічнепозначення

Харчування пристроїв USB можливо від кабелю (Bus-Powered Devices) або відвласного блоку живлення (Self-Powered Devices). Хост забезпечуєхарчуванням безпосередньо підключені до нього ПУ. Кожен хаб, у своючергу, забезпечує живлення пристроїв, підключених до його низхіднимпортів. При деякі обмеження топології допускається застосування хабів,що харчуються від шини. На рис. 7.6 наведено приклад схеми з'єднання пристроїв
USB. Тут клавіатура, перо і миша можуть харчуватися від шини.

Типи передачі даних

USB підтримує як односпрямовані, так і двонаправлені режимизв'язку. Передача даних відбувається між ПО хоста і кінцевою точкоюпристрою. Пристрій може мати кілька кінцевих точок, зв'язок з кожноюз них (канал) встановлюється незалежно.

Архітектура USB допускає чотири базових типу передачі даних:

> Керуючі посилки (Control Transfers), що використовуються для конфігурування під час підключення і в процесі роботи для управління пристроями. Протокол забезпечує гарантовану доставку даних. Довжина поля даних керуючої посилки не перевищує

64 байт на повній швидкості і 8 байт на низькій.

> Суцільні передачі (Bulk Data Transfers) порівняно великих пакетів без жорстких вимог до часу доставки. Передачі займають всю вільну смугу пропускання шини. Пакети мають поле даних розміром 8, 16, 32 або 64 байт. Пріоритет цих передач найнижчий, вони можуть припинятися при великому завантаженні шини.

Допускаються тільки на повній швидкості передачі.

> Переривання (Interrupt) - короткі (до 64 байт на повній швидкості, до 8 байт на низькій) передачі типу символів, що вводять або координат.

Переривання мають спонтанний характер і повинні обслуговуватися не повільніше, ніж того вимагає пристрій. Межа часу обслуговування встановлюється в діапазоні 1-255 мс для повній швидкості і 10-255 мс - для низькою.

> ізохронний передачі (Isochronous Transfers) - безперервні передачі в реальному часі, що займають заздалегідь узгоджену частину пропускної здатності шини і мають задану затримку доставки. У разі виявлення помилки ізохронний дані передаються без повтору

- недійсні пакети ігноруються. Приклад - цифрова передача голосу. Пропускна здатність визначається вимогами до якості передачі, а затримка доставки може бути критичною, наприклад, при реалізації телеконференцій.

Смуга пропускання шини ділиться між усіма встановленими каналами.
Виділена смуга закріплюється за каналом, і якщо встановлення новогоканалу вимагає такої смуги, яка не вписується у вже існуючерозподіл, запит на виділення каналу відкидається.

Архітектура USВ передбачає внутрішню буферизацію всіх пристроїв,причому чим більшою смуги пропускання вимагає пристрій, тим більше повиненбути його буфер. USB повинна забезпечувати обмін з такою швидкістю, щобзатримка даних у пристрої, викликана буферизацією, не перевищуваладекількох мілісекунд.

ізохронний передачі класифікуються за способом синхронізації кінцевихточок - джерел або одержувачів даних - з системою: розрізняютьасинхронний, синхронний і адаптивний класи пристроїв, кожному з якихвідповідає свій тип каналу USB.

Протокол

Всі обміни (транзакції) по USB складаються з трьох пакетів. Кожнатранзакція планується і починається з ініціативи контролера, якийпосилає пакет-аркер (Token Packet). Він описує тип і напрямокпередачі, адреса ус-тройства USB і номер кінцевої точки. У кожної транзакціїможливий обмін тільки між адресуються пристроєм (його кінцевою точкою) іхостом. Адресується маркером пристрій розпізнає свою адресу і готується дообміну. Джерело даних (визначений маркером) передає пакет даних (абоповідомлення про відсутність даних, призначених для передачі). Післяуспішного прийому пакета приймач даних посилає пакет підтвердження
(Handshake Packet).

Планування транзакцій забезпечує управління пото?? нимі каналами. Наапаратному рівні використання відмови від транзакції (NAck) принеприпустимою інтенсивності передачі охороняє буфери від переповненнязверху і знизу. Маркери відкинутих транзакцій повторно передаються ввільний для шини час. Управління потоками дозволяє гнучко плануватиобслуговування різнорідних одночасних потоків даних.

Стійкість до помилок забезпечують наступні властивості USB:

> Висока якість сигналів, що досягається завдяки диференціальних приймачів/передавачам і екранованим кабелях.

> Захист полів управління і даних CRC-кодами.

> Виявлення підключення та відключення пристроїв і конфігурація ресурсів на системному рівні.

> самовосстановление протоколу з тайм-аутом при втраті пакетів.

> Керування потоком для забезпечення ізохронний та управління апаратними буферами.

> Незалежність функцій від невдалих обмінів з іншими функціями.

Для виявлення помилок передачі кожен пакет має контрольні поля CRC --кодів, що дозволяють виявляти всі одиночні і подвійні бітові помилки.
Апаратні засоби виявляють помилки передачі, а контролеравтоматично виробляє триразовий спробу передачі. Якщо повторибезуспішні, повідомлення про помилку передається клієнтського ПЗ.

Пристрої USB - функції та хаби

Можливості шини USB дозволяють використовувати її для підключеннярізноманітних пристроїв. Не торкаючись "корисних" властивостей ПУ, зупинимося наїх інтерфейсній частині, пов'язаній з шиною USB. Всі пристрої повинніпідтримувати набір спільних операцій, перерахованих нижче. Динамічнепідключення та відключення. Ці події відстежуються хабом, який повідомляєпро них хост-контролера і виконує скидання підключеного пристрою.
Пристрій після сигналу скидання повинна відгукуватися на нульовий адресу, прицьому воно не налаштоване і не припинено. Після призначення адреси,за який відповідає хост-контролер, пристрій повинен відгукуватися тільки насвій унікальний адресу.

Конфігурування пристроїв, що виконується хостом, є необхідним дляїх використання. Для конфігурації зазвичай використовується інформація,лічені з самого пристрою. Пристрій може мати безлічінтерфейсів, кожному з яких відповідає власна кінцева точка,представляє хосту функцію пристрою. Інтерфейс в конфігурації можемати альтернативні набори характеристик; зміна наборів підтримуєтьсяпротоколом. Для підтримки адаптивних драйверів дескриптори пристроїв іінтерфейсів мають поля класу, підкласу та протоколу.

Передача даних можлива за допомогою одного з чотирьох типів передач
(див. вище). Для кінцевих точок, що допускають різні типи передач, післяконфігурування доступний тільки один з них.

Управління енергоспоживанням є досить розвинутою функцією USB. Дляпристроїв, що живляться від шини, потужність обмежена. Будь-який пристрій припідключенні не має споживати від шини струм, що перевищує 100 мА. Робочийструм (не більше 500 мА) заявляється в конфігурації, і якщо хаб не зможезабезпечити пристрою заявлений струм, воно не конфігурується і,отже, не може бути використане.

Пристрій USB повинна підтримувати припинення (Suspended Mode), вякому його струм споживання не перевищує 500 мкА. Пристрій повиненавтоматично припинятися при припиненні активності шини.

Можливість віддаленого пробудження (Remote Wakeup) дозволяєпризупиненим пристрою подати сигнал хосткомпьютеру, який тежможе перебувати у призупиненні стані. Можливість віддаленогопробудження описується в конфігурації пристрою. При конфігуруванні цяфункція може бути заборонена.

Хаб в USB виконує комутацію сигналів та видачу напруги живлення, атакож відстежує стан підключених до нього пристроїв, повідомляючи хостпро зміни. Хаб складається з двох частин - контролера (Hub Controller) іповторювача (Hub Repeater). Повторювач являє собою керованийключ, що з'єднує вихідний порт зі вхідним. Він має засоби підтримкискидання та призупинення передачі сигналів. Контроллер містить регістри длявзаємодії з хостом. Доступ до регістрів здійснюється за специфічнимикомандам звернення до хабу. Команди дозволяють конфігурувати хаб, керуватиспадними портами і спостерігати їх стан.

спадні (Downstream) порти хабів можуть перебувати в наступнихстанах:

> Powered (харчування вимкнено) - на порт не подається харчування (можливо тільки для хабів, комутуючих харчування). Вихідні буфери переводяться в високоімпедансное стан, вхідні сигнали ігноруються.

> Disconnected (від'єднаний) - порт не передає сигнали ні в одному напрямку, але здатний виявити підключення пристрою (за відсутності стану SEO протягом 2,5 мкс) . Тоді порт переходить в стан Disabled, а за рівнями вхідних сигналів (DiffO або Diff1 в змозі Idle) він визначає швидкість підключеного пристрою.

> Disabled (заборонений) - порт передає тільки сигнал скидання (по команді від контролера) , сигнали від порту (крім виявлення відключення) не сприймаються. За виявленні відключення (2,5 мкс стану SEO) порт переходить в стан Disconnect, а якщо відключення виявлено "сплячим" хабом, контролеру буде посланий сигнал Resume.

> Enabled (дозволений) - порт передає сигнали в обох напрямках.

За командою контролера або після виявлення помилки кадру порт переходить в стан Disabled, а після виявлення відключення - в стан Disconnect.

> Suspended (призупинено) - порт передає сигнал перекладу в стан зупинки ( "сплячий" режим). Якщо хаб знаходиться в активному стані, сигнали через порт не пропускаються ні в одному напрямку. Однак "сплячий" хаб сприймає сигнали зміни стану незаборонених портів, подаючи "будять" сигнали від активізувалася пристрою навіть через ланцюжок "сплячих" хабів.

Стан кожного порту ідентифікується контролером хаба за допомогою окремих регістрів. Є загальний реєстр, біти якого відображають факт зміни стану кожного порту (що фіксується під час EOF). Це дозволяє хост-контролера швидко дізнатися стан хаба, а в разі виявлення змін спеціальними транзакціями уточнити стан.

Хост-контролер

Хост-комп'ютер спілкується з пристроями через контролер. Хост маєнаступні обов'язки:

> виявлення підключення і від'єднання пристроїв USB;

> маніпулювання потоком управління між пристроями і хостом;

> керування потоками даних;

> збір статистики;

> забезпечення енергозбереження підключеними ПУ.

> Системне ПЗ контролера управляє взаємодією між пристроями та їх ПЗ, що функціонує на хост-комп'ютері, для узгодження:

> нумерації і конфігурації пристроїв;

> ізохронний передач даних;

> асинхронних передач даних;

> управління енергоспоживанням;

> інформації про управління пристроями і шиною.

По можливості ПЗ USB використовує існуюче системне

ПО хост-комп'ютера - наприклад, Advanced Power Management для управлінняенергоспоживанням.

СОМ-порт

Послідовний інтерфейс СОМ-порт (Communication Port --комунікаційний порт) з'явився в перших моделях IBM PC. Він був реалізованийна мікросхемі асинхронного прийомопередатчика Intel 8250. Порт мавпідтримку BIOS (/ Л/Т 74 /?), однак широко застосовувалося (і застосовується)взаємодія з портом на рівні регістрів. Тому у всіх PC суміснихкомп'ютерах для послідовного інтерфейсу застосовують мікросхемиприймачів, сумісні з i8250. У ряді вітчизняних PC -сумісних (майже) комп'ютерів для послідовного інтерфейсузастосовувалася мікросхема КР580ВВ51 - аналог 18251. Однак ця мікросхемає універсальним синхронно-асинхронним приемопередатчиком (УСАПП або
USART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Сумісності з PC нарівні регістрів СОМ-порту такі комп'ютери не мають. Добре, якщо увідповідних комп'ютерів є "чесний" драйвер B/OS/Л/Т 14h, а незаглушка, яка повертає стан модему "завжди готовий" і нічого нещо робить. Працює на рівні регістрів СОМ-порту вважаєтьсянеобхідною. Багато розроблювачів комунікаційних пакетів пропонують роботуі через B/OS/Л/Т 14h, однак на високих швидкостях це неефективно. Говорячипро СОМ-порте PC, за замовчуванням будемо мати на увазі сумісність регістровиймоделі з i8250 і реалізацію асинхронного інтерфейсу RS-232C.

Використання СОМ-портів

СОМ-порти найчастіше застосовують для підключення маніпуляторів (миша,трекбол). У цьому випадку порт використовується в режимі послідовного введення;харчування проводиться від інтерфейсу. Миша з послідовним інтерфейсом -
Serial Mouse-може підключатися до будь-якого справного порту. Дляузгодження роз'ємів порту і миші можливе застосування перехідника DB-9S-DB-
25P або DB-25S-DB-9P. Для миші потрібно переривання, для порту СОМ1 - IRQ4,для COM2 - IRQ3. Жорстка прив'язка номера IRQ до номера порту обумовленавластивостями драйверів. Кожна подія - переміщення миші або натиснення -відпускання кнопки - кодується двійковій посилкою по інтерфейсу RS-232C.
Застосовується асинхронна передача; Двуполярность харчування забезпечується відкеруючих ліній інтерфейсу (табл. 2.3).

Дві різновиди Serial Mouse - MS-Mouse і PC-Mouse (Mouse Systems
Mouse) - вимагають відповідних драйверів, багато миші мають перемикач
MS/PC. Миша з "чужим" продовженням або не озивається, або "скаче"загадковим чином. Ці різновиди використовують різні формати посилок:при однаковій швидкості 1200 біт/с, одному стоп-бите і відсутності контролюпарності Microsoft Mouse використовує 7 біт даних, a PC-Mouse - 8 біт. Мишапосилає пакет при кожній зміні стану - переміщення, натисканні абовідпуску кнопки. Пакет, переданий MS-Mouse, складається з трьох байт
(табл. 2.4). PC-Mouse передає 5 байт (табл. 2.5). Тут LB (Left Buttom),
MB (Middle Buttom) і RB (Right Buttom) означають стан лівої, середньої іправої кнопок, Х [7:0] і Y [7:0] - біти відносного переміщення миші змоменту попередньої посилки за координатами Х і Y. Позитивним значеннямвідповідає переміщення по координаті Х вправо, а по координаті Y вниздля MS-Mouse і вгору для PC-Mouse. Звідси стають зрозумілимибезладні переміщення курсору на екрані при невідповідності драйвератипу миші.
| 5-й байт | Чи співпадає з 3-м байтом |

Для підключення зовнішніх модемів використовується повний (9-проводний) кабель
АПД-АКД, схема якого наведена на рис. 2.7. Цей же кабель використовуєтьсядля узгодження роз'ємів (по кількості контактів); можливе застосуванняперехідників 9-25, призначених для мишей. Для роботи комунікаційного
ПО звичайно потрібно використання переривань, але тут є свобода виборуномера (адреси) порту і лінії переривання. Якщо передбачається робота нашвидкостях 9600 біт/с і вище, то СОМ-порт повинен бути реалізований намікросхемі UART 16550A або сумісною. Можливості роботи з використанням
FIFO-буферів і обміну по каналах DMA залежать від комунікаційного ПО.

Для зв'язку двох комп'ютерів, віддалених один від одного на невеликувідстань, використовують і безпосереднє з'єднання їх СОМ-портів нуль -модемним кабелем (рис. 2.8). Використання програм типу Norton Commanderабо Interink MS-DOS дозволяє обмінюватися файлами зі швидкістю до 115,2
Кбіт/с без застосування апаратних переривань. Це ж з'єднання можевикористовуватися і мережевим пакетом Lantastic, що надають більш розвиненийсервіс.

Підключення принтерів і плотерів до СОМ-порту вимагає застосування кабелю,відповідного вибраному протоколу управління потоком: програмному
XON/XOFF або апаратного RTS/CTS. Схеми кабелів наведено на рис. 2.10 і
2.12. Апаратний протокол переважно. Переривання при виведеннізасобами DOS (командами COPY або PRINT) не використовуються.

СОМ-порт використовується для підключення електронних ключів (Security
Devices), призначених для захисту від неліцензійного використання
ПЗ. Ці пристрої можуть бути як "прозорими", дозволяючи скористатисятим самим портом для підключення периферії, так і повністю займають порт.

СОМ-порт за наявності відповідної програмної підтримки дає змогуперетворити PC в термінал, емуліруя систему команд поширенихспеціалізованих терміналів (VT-52, VT-100 і т. д.). Найпростіший терміналвиходить, якщо замкнути один на одного функції BIOS обслуговування СОМ-порту
(INT 14h), телетайпного виведення (/ Л/Т 10h) і клавіатурного введення (INT 16h).
Однак такий термінал буде працювати лише на малих швидкостях обміну
(якщо, звичайно, його робити не на Pentium), оскільки функції BIOS хоч іуніверсальні, але не надто швидкі.

Інтерфейс RS-232C широко поширений в різних ПУ і терміналах. СОМ -порт може використовуватися і як двонаправлений інтерфейс, у якогоє 3 программноуправляемие вихідні лінії та 4 програмно-читаютьсявхідні лінії з Двуполярность сигналами. Їх використання визначаєтьсярозробником. Існує, наприклад, схема однобітних широтно-імпульсногоперетворювача, що дозволяє записувати звуковий сигнал на диск PC,використовуючи вхідні лінію СОМ-порту. Відтворення цього запису череззвичайний динамік PC дозволяє передати мова. В даний час, колизвукова карта стала майже обов'язковою пристроєм PC, це не вражає,але колись таке рішення було цікавим.

СОМ-порт використовують для бездротових комунікацій з застосуванням випромінювачів і приймачів інфрачервоного діапазону - IR
(Infra Red) Connection. Цей інтерфейс дозволяє здійснювати зв'язок міжпарою пристроїв, віддалених на відстань, що досягає декількох метрів.
Розрізняють інфрачервоні системи низької (до 115,2 Кбіт/с), середньої (1,152
Мбіт/с) і високої (4 Мбіт/с) швидкості. Низькошвидкісні системи служать дляобміну короткими повідомленнями, високошвидкісні - для обміну файлами міжкомп'ютерами, підключення до комп'ютерної мережі, виведення на принтер,проекційний апарат і т. п. Очікуються вищі швидкості обміну,які дозволять передавати "живе відео". У 1993 році створено асоціаціюрозробників систем інфрачервоної передачі даних IrDA (Infrared Data
Association), яка покликана забезпечити сумісність обладнання від різнихвиробників. В даний час діє стандарт IrDA 1.1. Євласні системи фірм Hewlett Packard - HP-SIR (Hewlett Packard Slow
Infra Red) - і Sharp - ASK (Amplitude Shifted Keyed IR). Основніхарактеристики інтерфейсів наступні:
> IrDA SIR (Slow Infra Red), HP-SIR - 9,6-115,2 Кбіт/с;
> IrDA MIR (Middle Infra Red) - 1,2 Мбіт/с;
> IrDA FIR (Fast Infra Red) - 4 Мбіт/с;
> + Sharp ASK - 9,6-57,6 Кбіт/с.

На швидкостях до 115 200 біт/с для інфрачервоного зв'язку використовуються UART,сумісні з 16450/16550. У сучасних системних платах на використанняінфрачервоного зв'язку може конфігуруватися порт COM2. У цьому випадку напередню панель комп'ютера встановлюється зовнішній приймач -
"інфрачервоний око", що підключається до гнізда IR-Connector системноїплати.

На середніх і високих швидкостях обміну застосовуються спеціалізованімікросхеми, орієнтовані на інтенсивний програмно-керований обмін або
DMA з можливістю прямого управління шиною.

Інфрачервоні випромінювачі не створюють перешкод радіохвиль ізабезпечують конфіденційність передачі. ІЧ-промені не проходять через стіни,тому зона прийому обмежується невеликим легко контрольованимпростором. Інфрачервона технологія приваблива для зв'язку портативнихкомп'ютерів зі стаціонарними комп'ютерами або док-станціями. Інфрачервонийінтерфейс мають деякі моделі принтерів. 2.6. Функціональнетестування У першому наближенні СОМ-порт можна перевірити діагностичноїпрограмою (Checkit) без використання заглушок. Цей режим тестуванняперевіряє мікросхему UART (внутрішній діагностичний режим) івироблення переривань, але не вхідні і вихідні буферні мікросхеми,які є більш частими джерелами неприємностей. Якщо тест непроходить, причину слід шукати або в конфлікті адрес/переривань, або всамій мікросхемі UART. Для більш достовірного тестування рекомендуєтьсявикористовувати зовнішню кришку, що підключається до гнізда СОМ порту (рис.
2.17). На відміну від LPT-порту у СОМ-порту кількість вхідних сигналівперевищує кількість вихідних, що дозволяє виконати повну перевірку всіхланцюгів. Заглушка з'єднує вихід приймача зі входом передавача.
Обов'язкова для всіх схем заглушок перемичка RTSCTS дозволяє працюватипередавача - без неї символи не зможуть передаватися. Вихідний сигнал DTR зазвичай використовують для перевірки вхідних ліній DSR, DCD і RI.

Якщо тест з зовнішньої заглушкою не проходить, причину слід шукати узовнішніх буферах, їх харчування або в шлейфах підключення зовнішніх роз'ємів.
Тут може допомогти осцилограф або вольтметр. Послідовність перевіркиможе бути наступною:

1. Перевірити наявність Двуполярность харчування вихідних схем передавачів
(цей крок лоня перших, але оскільки він технічно самий складний, йогоможна відкласти на крайній випадок, коли з'явиться бажання замінити буфернімікросхеми).

2. Перевірити напругу на виходах TD, RTS і DTR: після апаратногоскидання на виході TD повинен бути негативний потенціал близько -12 В (заПринаймні нижче -5 В), а на виходах RTS і DTR - такий же позитивний.
Якщо цих потенціалів немає, можлива помилка підключення роз'єму до платичерез шлейф. Поширені варіанти:
> Шлейф не підключений;
> Шлейф підключений неправильно (роз'єм перевернуть чи вставлений із зсувом);
> Розкладка шлейфу не відповідає роз'єму плати.

Перші два варіанти перевіряються при уважному огляді, треті жможе зажадати деяких зусиль. У табл. 2.1 наведено три варіантирозкладки 10-проводового шлейфу роз'єму СОМ-порту, відомих автору; для СОМ -портів на системних платах можливе існування та інших. Теоретичношлейф повинен поставлятися згідно з роз'ємом плати, на якійрозташований порт.

Якщо справа в помилковою розкладці, то ці три вихідних сигналу вдастьсявиявити на інших контактах роз'ємів (на вхідних контактах потенціалзовсім невеликий). Якщо ці сигнали виявити не вдалося, очевидно, вийшлиз ладу буферні формувачі.

Функції BIOS для СОМ-портів

У процесі початкового тестування POST BIOS перевіряє наявністьпослідовних портів (регістрів UART 8250 або сумісних) постандартним адресами і поміщає базові адреси виявлених портів в осередку
BIOS Data Area 0:0400, 0402, 0404, 0406. Ці комірки зберігають адреси портів злогічними іменами СОМ 1-COM4. Нульове значення адреси є ознакоювідсутності порту з даним номером. У комірки 0:047 С, 047D, 047Е, 047Fзаносяться константи, які визначають тайм-аут для портів.

Виявлені порти не започатковано на швидкість обміну 2400 біт/с, 7 бітданих з контролем на парність

(even), 1 стоп-біт. Керуючі сигнали інтерфейсу DTR і RTS переводятьсяв початковий стан ( "вимкнено" позитивне напруга).

Порти підтримуються сервісом BIOS INT 14h, який забезпечуєнаступні функції:

> ООЬ - ініціалізація (установка швидкості обміну і формату посилок, заданих регістром AL; заборона джерел переривань). На сигнали

DTR і RTS не впливає (після апаратного скидання вони пасивні).

> Olh - виведення символу з регістра AL (без апаратних переривань).

активуються сигнали DTR і RTS, і після звільнення регістра THR в нього поміщається що виводиться символ. Якщо за заданий час регістр не звільняється, фіксується помилка тайм-аут, і функція завершується.

> 02h - введення символу (без апаратних переривань). Активується тільки сигнал DTR (RTS переходить в пасивний стан), і очікується готовність отриманих даних, прийнятий символ поміщається в регістр AL. Якщо за заданий час дані не отримані, функція завершується з помилкою тайм-ауту.

> 03h - опитування стану модему і лінії (читання регістрів MSR і LSR).

Цю гарантовано швидку функцію зазвичай викликають перед функціями введення/виводу, щоб уникнути ризику очікування тайм-ауту.

При виклику INT 14h номер функції зада