Port sèrie - què és, per a què serveix i tipus

El port sèrie és en l'actualitat una de les principals formes de comunicació entre dispositius externs i ordinadors a l'actualitat. Una interfície que podem trobar en absolutament tots els perifèrics que tenim al nostre escriptori, així com a l'interior del nostre equip.

Índex de continguts

Tractarem d'explicar el funcionament del port sèrie, així com les principals interfícies que trobem actualment. I si no saps quines són les diferències amb el port paral·lel també dedicarem un temps a diferenciar-los.

Què és un port sèrie

Si fas un cop d'ull als cables que tens ara mateix a la taula de l'escriptori que connecten el ratolí teclat o unitat flash USB al teu equip, estaràs veient interfícies de comunicació sèrie.

El port sèrie és una interfície de comunicació digital de dades en la qual la informació es transmet de forma seqüencial bit a bit per als conductors. D'aquesta forma un port sèrie ha d'enviar tota la informació en un bit darrere l'altre, mentre que un port paral·lel enviaria diversos bits de forma simultània. La interfície de dades en sèrie o port serial treballa sota l'estàndard RS-232.

Creus llavors que un port sèrie és més lent que un paral·lel? Doncs en l'actualitat tenim ports sèrie moltíssim més ràpids. Encara que clar, aquests no necessàriament s'ajusten a l'estàndard comentat, sinó que són versions millorades que deixen completament obsolet el port sèrie natiu. Sent els més fàcils d'implementar, amb millor compatibilitat i infinitament més estesos.

Funcionament del port sèrie i maquinari

Aquest port funciona de forma asíncrona, gràcies a un protocol que s'inicia la transmissió amb un senyal de "start" que prepara el receptor per rebre la paraula (bits). Després d'enviar aquesta paraula, que serà un codi ASCII per a cada caràcter, s'envia un senyal de "stop" perquè el receptor descansi després codificar la paraula i es mantingui a l'espera per rebre una altra.

Tenim tres tipus de comunicació en sèrie:

• Simplex: la transmissió és unidireccional, és a dir, hi ha un sol emissor i un sol receptor, per exemple, en comunicacions de radiodifusió. Dúplex: cada extrem pot ser transmissor i receptor de forma simultània, així que s'utilitzen bé cables diferents per enviar i rebre, o bé ones amb diferents freqüències per no barrejar-se. Semi-duplex: és similar a la transmissió dúplex, però quan un transmet l'altre escolta, per exemple, dos walki talkies.

D'aquesta manera hem d'entendre que en una comunicació amb port serial tots dos dispositius han de tenir una entrada i una sortida així que els dispositius es divideixen en les categories de DTE (Equip de Terminal de Dades) i DCE (Equip de Terminació de Circuit de Dades). Així que un ordinador seria per un DTE mentre que el DCE seria el mòdem o targeta programable. Per connectar dos DTE o dos DCE s'hauria d'utilitzar un pont nul que creués els dos senyals.

Per gestionar la interfície de comunicació tenim un xip UART o USART (transmissor i receptor Asíncron Universal). La seva funció és la de convertir les senyals i tensions de la CPU a l'estàndard de comunicació. El xip UART 8250 s'usa per a processadors de 8 i 16 bits, mentre el que UART 16550 per a la resta a partir dels equips IBM.

Port sèrie RS-232 i Pinout

RS-232

En la història de la informàtica el port més utilitzat ha estat el que transmet les dades en sèrie. La seva interfície es va estandarditzar en 1962 gràcies a la norma EIA / TIA RS-232C, per als amics, RS-232 o "Estàndard Recomanat 232". Al seu torn es va crear la recomanació V.24 que defineix els circuits i senyals de la interfície, i la recomanació V.28 que defineix els aspectes elèctrics.

El connector més estès era el DB-25, després simplificat a DB-9, directament denominat RS-232. És important no confondre aquest connector amb el port paral·lel de el mateix nom, encara que es denomina D-Sub. Estava (i està) enfocat al seu ús en connexions entre ordinadors i dispositius externs amb connexions de tipus dúplex. Com per exemple un mòdem, switches i altres dispositius de comunicació d'automatització industrial com poden ser plaques programables, robots i altres productes de consum general com rentadores digitals.

A continuació, veurem la configuració de pins del port RS-232 en la seva versió DB-9 i DB-25. En tots dos casos es tenim la mateixa quantitat de pins útils.

Usos actuals del port sèrie

Els nostres equips d'escriptori actuals no compten ja amb el port RS-232 implementat, ja que USB és la interfície més actual i pràcticament compatible amb tot tipus de PCB electròniques. Però encara podem trobar aquest port sèrie PCI mitjançant targeta d'expansió si ens dediquem a la programació. Així mateix hi ha molts adaptadors RS-232 a USB.

Aquests són els usos fonamentals de l'port DB-9 o RS-232 a l'actualitat

• Mòdems, Switches, Routers, telèfons per satèl·lit o equilibradors de càrrega: encara trobem de forma interna o externa aquest tipus de ports o capçaleres per modificar el microcodi d'equips de xarxa més antics i no gestionables per l'usuari. Lectors de codis de barra per infrarojos: i altres equips de supermercats relativament antics. Plaques programables, equips de mesurament elèctrica i depuradores de programari. Impressores: les més antigues que no fan servir ni interfície USB ni connector paralelo.En general equips que no tinguin USB per actualitzar el seu firmware.

Sobretot, parlem de dispositius industrials i de xarxa, on es prevegi un ús per part d'usuaris amb coneixements tècnics.

Velocitat port sèrie (RS-232)

Abans de veure les versions actuals del port sèrie, convé conèixer una mica quines són les velocitats que ha assolit aquest després actualitzacions de maquinari i perifèrics:

Aquestes velocitats es mesuren en bits per segon o bauds, mesura habitual en els mòdems, i són força baixes en comparació amb els ports sèries que tenim actualment com USB. Estant a més gestionats directament per programari pel que fa a ample de banda i connexió amb el perifèric es refereix.

L'evolució de l'port sèrie a l'actualitat i principals interfícies

Deixem enrere el port RS-232 per a conèixer més en detall els ports sèrie més utilitzats en l'actualitat. Tots ells funcionen sota el seu propi estàndard i no sota les condicions de RS-232, estant gestionats de forma automàtica i autònoma pel seu propi controlador.

PS / 2

Aquest port va ser implementat per primera vegada en PC IBM el 1987 i encara a dia d'avui el trobem en plaques actuals. La seva funció és la de connectar ratolins o teclats en una interfície independent a la USB. Compta amb un total de 6 pins sent de tipus circular i en el sistema operatiu el podrem trobar com a port COM.

És una interfície bidireccional, i en les plaques antigues amb port RS-232 compartia interrupció amb aquest port. A més, no permet l'intercanvi en calent, de manera que caldria reiniciar l'ordinador perquè detectés de nou el perifèric instal·lat.

USB (Universal Serial Bus)

Qui no coneix a dia d'avui el port USB? Podríem dedicar un article complet a aquesta interfície i no acabaríem. Es tracta del port de tipus sèrie més utilitzat en l'actualitat per connectar perifèrics de tot tipus a un ordinador.

La seva interfície es basta amb 4 conductors dels quals un subministra tensió a 5V, dos d'ells s'encarreguen de la pujada i baixada de dades i l'últim és la connexió a terra. Mentre que altres versions com el micro USB compten amb una 5a patilla per distingir-ho de l'Micro-A i Micro-B. També les versions posteriors USB 3.0 des d'ara augmenten la seva patillatge per permetre major ample de banda.

Aquestes són les versions i velocitats que tenim actualment deixant enrere la versió 1.0 i 1.1:

• USB 2.0: velocitat teòrica de 480 Mbps (60 MB / s) comptant amb capacitat de subministrament d'energia a 5V. USB 3.0: augmenta la velocitat fins als 5 Gbps (600 MB / s), i també es denomina USB 3.1 Gen1 o USB 3.2 Gen1. USB 3.1: encara que actualment es denomina USB 3.1 Gen2 o USB 3.2 Gen2, sent així com s'ha establert en 2019. Augmenta la seva velocitat fins als 10 Gbps (1, 2 GB / s) USB 3.2: augmenta la velocitat fins als 20 Gbps (2, 4 GB / s) i el trobarem amb la denominació USB 3.2 Gen2x2. Aquest port es va implementar a finals de 2019 en les noves plaques Intel i AMD.

I des 2014 tenim disponible el port USB Type-C, el qual compta amb 24 contactes disposats en dues files per a ser completament reversible. Aquest tipus de connector és molt utilitzat per a dispositius portàtils com Smartphone o perifèrics. Actualment podem trobar USB-C de tipus 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 i 3.2 Gen2x2. A més, és capaç d'implementar connexió DisplayPort 1.4 i Thunderbolt 3 amb càrrega de fins a 100W.

Firewire

També anomenat com el seu estàndard IEEE 1394, és la versió americana de l'USB abans que la pròpia interfície s'estengués també en aquesta zona, deixant molt enrere en prestacions aquesta interfície sèrie.

És un connector similar a l'USB, encara que amb un cantó en forma de punta i tenint 4, 6 9 i fins a 12 pins segons versió. En l'actualitat ha estat completament substituït per l'USB 2.0 d'ara endavant.

Existeixen 4 versions de Firewire segons el seu ample de banda sent de

• Firewire 400: treballa a 50 MB / s Firewire 800: arriba fins als 100 MB / s Firewire S1600: velocitat de 200 MB / s Firewire S3200: última versió treballant a 400 MB / s

Ports de vídeo

Les targetes de vídeo també treballen sota un bus de tipus sèrie, aquests són el D-Sub, també conegut com VGA, el DVI en les seves diferents versions i els ports HDMI i DisplayPort com interfícies més actuals i utilitzades al costat de Thunderbolt sota USB Type- C.

Els més ràpids seran el port HDMI i el DisplayPort. En el primer cas estem en la versió 2.0b amb un ample de banda de 14, 4 Gbps, i aviat passarem a la versió 2.1 que augmenta fins als 42, 6 Gbps suportant resolucions de fins a 8K a 120 Hz. I en el cas de DisplayPort tenim operant la versió 1.4 a 49, 65 Gbps suportant resolucions 8K a 60 Hz.

Interfície SATA i PCIe

I finalment les interfícies més importants del nostre ordinador: el SATA (Serial Advanced Technology Attachment) per a discos durs, i PCIe o PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) per comunicació interna de components.

SATA és la interfície que va substituir a POTA per a les connexions de dispositius d'emmagatzematge en ordinadors de consum general. El seu ample de banda màxim en la versió SATA III és de 6 Gbps, el que vénen sent 600 MB / s aproximadament. Utilitza un connector molt més petit que l'IDE i amb connexió d'un sol dispositiu per interfície, permetent a més connexió en calent. Funciona mitjançant el protocol AHCI (Interfície de Controlador Host Avançada), i també està disponible a interfícies M.2 per unitats en estat sòlid.

PCI-Express és el bus intern sèrie de la placa per excel·lència, el qual ens permet connectar components d'alta velocitat directament en ranures instal·lades sobre la placa base. A aquestes li anomenarem targetes d'expansió. Actualment trobem plaques amb PCI-Express en la seva versió 4.0, en la qual cada un dels carrils de dades tenen un ample de banda de 2000 MB / s (16 Gbps) en pujada i baixada simultàniament, una veritable barbaritat en comparació amb els ports externs. En elles es connecten unitats SSD NVMe, targetes gràfiques, targetes de xarxa, etc. A més, el pont nord o chipset es comunica amb la CPU per un bus d'aquest tipus.

Diferències entre port sèrie i port paral·lel

Ens queda per veure les principals o la principal diferència que existeix entre el port sèrie i el port paral·lel. Aquesta radica en el seu funcionament, ja que un port paral·lel envia els bits d'informació a la vegada i en forma de paquets. Cadascun d'aquests bits, que pot ser per exemple un codi ASCII s'envia per un conductor diferent, tenint llavors tants conductors com bits s'enviïn alhora. A més d'aquests també existiran altres conductors extra per sincronització, terra i altres senyals.

Ports en paral·lel són per exemple els de tipus Centronics per a impressores, el bus PATA (IDE) per a discos durs i el bus SCSI també per a discos durs. En ells, no es permet la connexió en calent, ni tampoc l'alimentació de l'perifèric connectat. Suporten molts menys perifèrics connectats a la mateixa bus i en l'actualitat està pràcticament en desús.

Conclusions i enllaços d'interès

El port sèrie en el seu estàndard RS-232 i versions posteriors només s'ha quedat per a un ús purament industrial i esporàdic amb equips informàtics de consum. Un port que sens dubte va marcar un abans i un després en les connexions d'equips i perifèrics, especialment en xarxes per actualitzar el microprogramari de mòdems.

Actualment tots fem servir USB en les seves diferents versions ja que és un port molt més petit i de molta més velocitat. A més, admet connexions en calent (Plug And Play) i fins i tot subministrament d'energia de fins a 100W a la interfície Thunderbolt 3 sota USB Type-C capaç d'arribar fins als 40 Gbps.

Si vols saber més sobre ports o xarxes, et deixem amb aquests articles:

Coneixies el port RS-232, l'has utilitzat alguna vegada? Si coneixes més llocs sèrie o tens alguna pregunta, ens la pots deixar en els comentaris.