پورت سريال

 پورت سريال يکی از متداولترين روش های موجود جهت اتصال يک دستگاه به کامپيوتر است . با اينکه سيستمهای جديدتر سعی در استفاده محدود از پورت سريال را داشته و پورت USB را مورد توجه بيشتر قرار می دهند ولی همچنان دستگاه های متعددی نظير مودم  از پورت سريال استفاده می نمايند. پورت های سريال يک کانکتور استاندارد و يک پروتکل را به منظور اتصال دستگاههائی نظير مودم به کامپيوتر ، ارائه می نمايند. اغلب کامپيوترها دارای دو پورت سريال می باشند.

مبانی پورت های سريال
تمامی سيستم های عامل از پورت های سريال حمايت می نمايند.پورت های موازی در مقايسه با پورت های سريال دارای سرعت کمتری می باشند.پورت های USB در چند سال اخير رايج  و طی ساليان آينده جايگزينی مناسب  برای پورت های سريال و موازی خواهند بود. پورت سريال، داده ها را بصورت سريال ( دنبال هم ) ارسال و يا دريافت می دارند.در چنين حالتی يک بايت از اطلاعات بصورت هشت بيت يکی پس از ديگری ارسال خواهند گرديد. مزيت عمده روش فوق استفاده از يک سيم(کابل) برای ارسال و دريافت داده است . ايراد روش فوق سرعت پايين ارسال اطلاعات با توجه به ماهيت ارسال داده ها است .
قبل از ارسال هر بايت داده، پورت سريال يک بيت "شروع " را ارسال می دارد. بيت فوق صرفا" شامل يک بيت با مقدار صفر است .پس از ارسال هر بايت، يک بيت " پايان " ارسال می گردد. ارسال بيت فوق بمنزله خاتمه ارسال يک بايت خواهد بود. برای کنترل خطاء ممکن است ازيک بيت اضافه با نام Parity نيز استفاده گردد.
پورت های سريال  Communication(COM) port نيز ناميده شده و بصورت دوطرفه می باشند. ويژگی فوق اين امکان را برای هر دستگاه فراهم کرده تا  قادر به ارسال و دريافت اطلاعات باشند. دستگاههای سريال از پين های متفاوت برای ارسال و دريافت داده استفاده می نمايند. استفاده از پين های يکسان باعث ارتباطات  از نوع half-dublex خواهد شد و اين بدان معنی است که اطلاعات قادر به حرکت صرفا" در يک جهت می باشند. با استفاده از پين های متفاوت امکان ارتباطات Full-duplex فراهم شده و امکان حرکت اطلاعات در دو جهت فراهم خواهد گرديد.
عملکرد صحيح پورت های سريال وابسته به يک کنترل کننده خاص با نام Universal Asynchronous Receiver/Transmitte)UART)  است .تراشه فوق خروجی موازی گذرگاه سيستم کامپيوتر را اخذ و آن را بصورت سريال از طريق پورت سريال انتقال خواهد داد. به منظور افزايش سرعت ، اغلب تراشه های UART دارای يک بافر با ظرفيت شانزده تا شصت و چهار کيلو بايت می باشند. بافر فوق امکان Cache نمودن داده های واصله از گذرگاه سيستم را زمانيکه تراشه مشغول پردازش داده ها و ارسال آنها برای پورت سريال است  را فراهم می نمايد. اغلب پورت های سريال دارای نرخ انتقال اطلاعاتی به ميزان 115 کيلو بيت در هر ثانيه می باشند.پورت های سريال با سرعت بالا نظير : Enhanced Serial port)ESP) و Super Enhanced Serial port)Super ESP) دارای نرخ انتقال اطلاعات 460 کيلو بيت در ثانيه می باشند. شکل زير تراشه UART را نشان می دهد.

اتصال سريال
کانکنور خارجی برای يک پورت سريال، نه پين و يا بيست و پنج پين است . با توجه به اينکه موارد استفاده اوليه از پورت های سريال مودم بوده است ، وضعيت عملکرد هر پين نيز متاثر از واقعيت فوق بود.

  عملکرد هر يک از پين ها در کانکتورهای نه پين در جدول زير نشان داده شده است .

Pin

Function

1-Carrier Detect

آيا مودم به يک خط تلفن متصل است ؟

2-Receive Data

کامپيوتر اطلاعات ارسال شده توسط مودم را دريافت می نمايد

3-Transmit Data

کامپيوتر اطلاعاتی را برای مودم ارسال می دارد.

4-Data Terminal Ready

کامپيوتر به مودم آمادگی خود را برای ارتباط اعلام می دارد

5-Signal Ground

پين مربوطه Ground شده است .

6-Data Set Ready

مودم آمادگی خود را برای ارتباط به  کامپيوتر اعلام می دارد.

7-Request To Send

کامپيوتر از مودم در رابطه با ارسال اطلاعات سوال می نمايد

8-Clear To Send

مودم به کامپيوتر اعلام می نمايد که می تواند اطلاعاتی را ارسال دارد.

9-Ring Indicator

زنگ تلفن تشخيص داده خواهد شد.

 عملکرد هر يک از پين ها در کانکتورهای بيست و پنج  پين در جدول زير نشان داده شده است .

Pin

Function

1-Not used

استفاده نمی گردد.

2- Transmit Data

کامپيوتر اطلاعاتی را برای مودم ارسال می دارد.

3-Receive Data

کامپيوتر اطلاعات ارسال شده توسط مودم را دريافت می نمايد

4-Request To Send

کامپيوتر از مودم در رابطه با ارسال اطلاعات سوال می نمايد

5-Clear To Send

مودم به کامپيوتر اعلام می نمايد که می تواند اطلاعاتی را ارسال دارد.

6-Data Set Ready

مودم آمادگی خود را برای ارتباط به  کامپيوتر اعلام می دارد.

7-Signal Ground

پين مربوطه Ground شده است .

8- Line signal detector

آيا مودم به يک خط تلفن متصل است ؟

9 to 19 -Not Used

استفاده نمی گردند.

20 -Data termina ready

کامپيوتر به مودم آمادگی خود را برای ارتباط اعلام می دارد

21- Not used

استفاده نمی گردد.

22 - Ring indicator

زنگ تلفن تشخيص داده خواهد شد.

23 to 25 not used

استفاده نمی گردد.

ولتاژهای ارسالی برای هريک از پين ها می تواند دو حالت متفاوت را داشته باشد : On و Off . در صورتيکه مقدار On(يک ) باشد پين مربوطه سيگنالی با ولتاژ بين 3 - تا 25 - را ارسال و در صورتيکه مقدار off ( صفر ) باشد سيگنال ارسالی پين مربوطه بين 3 تا 25 ولت ( مثبت ) خواهد بود.
يکی از مهمترين مسائل در ارتباط با مبادله اطلاعات بصورت سريال، مفهوم flow control است . با استفاده از قابليت فوق يک دستگاه قادر به  اعلام ( درخواست ) توقف ارسال داده به يک دستگاه خاص ديگر در يک مقطع خاص زمانی است .دستورات زير در اين رابطه مورد استفاده قرار خواهند گرفت :

  • دستور Request to Send)RTS)
  • دستور Clear to Send)CTS)
  • دستور Data Terminal Ready)DTR)
  • دستور Data Set Ready)DSR) 

 

پورت موازی

 در زمان اتصال يک چاپگر به کامپيوتر از پورت موازی استفاده می گردد. با اينکه اخيرا" استفاده از پورت های USB رايج شده است ولی همچنان استفاده از پورت موازی برای اتصال چاپگر به کامپيوتر بسيار متداول است .

از پورت های موازی می توان برای اتصال تجهيزات جانبی زير به کامپيوتر استفاده نمود :

·       چاپگر

·       اسکنر

·       هارد درايوهای خارجی

·       کارت های شبکه

·       Tape

·       درايوهای Removable

·       CD burners

مبانی پورت های موازی
پورت موازی ، توسط شرکت IBM و به منظور اتصال يک چاپگر به کامپيوتر طراحی  گرديد. زمانيکه شرکت IBM در انديشه طراحی و ارائه کامپيوترهای شخصی بود، ضرورت استفاده از چاپگرهای شرکت " سنترونيکس" نيز احساس گرديد.شرکت IBM تصميم نداشت که از همان پورتی که توسط چاپگرهای سنترونيک استفاده می گرديد، در طراحی خود  استفاده نمايد.

مهندسين شرکت IBM از يک کانکتور 25 پين (DB-25) بهمراه يک کانکتور 36 پين برای ايجاد يک کابل خاص به منظور اتصال چاپگر به کامپيوتر استفاده کردند. ساير توليد کنندگان چاپگر نيز در ادامه از استاندارد سنترونيک تبعيت و به مرور زمان استاندارد فوق در سطح جهان مطرح و مورد استفاده قرار گرفت .
زمانيکه  کامپيوترهای شخصی اطلاعاتی را برای چاپگر و يا هر وسيله ديگری که به پورت موازی متصل است، ارسال می نمايند ، در هر لحظه هشت بيت ارسال خواهد شد.. هشت بيت فوق بصورت موازی برای دستگاه  ارسال خواهند شد. پورت موازی استاندارد، قادر به ارسال 50 تا 100 کيلوبايت در هر ثانيه است .نحوه عملکرد چاپگر به شرح زير است :

·        پين يک، حامل سيگنال Strobe بوده و دارای ولتاژی بين 2/8 و پنج است . زمانيکه کامپيوتر اطلاعاتی ( يک بايت داده ) ارسال می دارد ولتاژ به نيم ولت افت پيدا خواهد کرد.افت ولتاژ فوق به چاپگر اعلام می نمايد که داده هائی ارسال شده است .

·        پين دوتا نه حامل داده است .به منظور مشخص نمودن اينکه يک بيت دارای مقدار يک است ولتاژ پنج ارسال از طريق پين مربوطه ارسال ( شارژ) خواهد شد.بر روی پينی که شامل مقدار ( داده ) صفر است شارژی ( ولتاژ) قرار نخواهد گرفت .

·       پين ده ، اطلاعات لازم در خصوص نحوه عملکرد چاپگر را برای  کامپيوتر، ارسال می نمايد . نحوه پياده سازی پين فوق نظير پين "يک" است .زمانيکه ولتاژ موجود بر روی پين فوق به نيم ولت تنزل پيدا نمايد، کامپيوتر اطلاعات لازم در خحصوص فرآيند چاپ را از چاپگر اخذ خواهد کرد .( کامپيوتر به اين اطمينان خواهد رسيد که چاپگر اطلاعات را دريافت نموده است )

·        در صورتيکه چاپگر مشغول باشد، پين شماره يازده شارژ می گردد. زمانيکه ولتاژ نيم ولت بر روی پين فوق قرار بگيرد به کامپيوتر اغلام خواهد شد که چاپگر آماده دريافت اطلاعات است .

·       در صورتيکه چاپگر دارای کاغذ نباشد ، از طريق پين شماره دوازده به کامپيوتر آگاهی لازم داده خواهد شد.

·       زمانيکه بر روی پين شماره سيزده شارژی وجود داشته باشد، آماده بودن چاپگر به کامپيوتر اعلام می گردد.

·        کامپيوتر از طريق پين شماره چهارده و با استفاده از يک ولتاژ پنچ ولت سيگنال Auto Feed را برای چاپگر ارسال می دارد.

·       در صورتيکه چاپگر دارای مشکلی باشد ولتاژ پين شماره پانزده به نيم ولت کاهش و کامپيوتر از بروز اشکال در چاپگر آگاهی پيدا می نمايد.

·       زمانيکه يک کار آماده چاپ باشد، کامپيوتر از پين شماره شانزده برای مقداردهی اوليه چاپگر ( کاهش ولتاژ) استفاده می نمايد.

·       کامپيوتر از پين شماره هيفده برای Offline نمودن از راه دور چاپگر استفاده می نمايد، بدين منظور برای چاپگر يک شارژ ارسال خواهد شد.

·       پين های شماره هيجده تا بيست و پنج Ground بوده و از آنها بعنوان يک سيگنال مرجع برای شارژ های پايين تر از نيم ولت استفاده می گردد.

 

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می نمائيد، بيست و پنج پين اول سنترونيک دقيقا" مشابه بيست و پنج پين کانکنور DB-25 می باشند.

SPP/EPP/ECP
در چاپگرهای اوليه پورت موازی بصورت يکطرفه بود. در اين حالت داده ها صرفا"  در يک جهت قادر به حرکت برای هر يک از پين ها بوند. همزمان با معرفی کامپيوترهای PS/2 توسط شرکت IBM ، يک نوع جديد از پورت های موازی دو طرفه طراحی گرديد. اين طراحی با نام Standard Parallel Port)SPP) مطرح و بسرعت جايگزين استاندارد اوليه  گرديد.ارتباط دو طرفه باعث گرديد که هر يک از دستگاهها قادر به ارسال و دريافت اطلاعات باشند.دستگاههای زيادی از پين های دو الی نه ، برای داده استفاده می کردند. استفاده از هشت پين باعث می شد که روش ارسال اطلاعات بصورت half-duplex باشد . در اين حالت اطلاعات در هر لحظه در يک جهت حرکت می کردند.به منظور ارسال و دريافت اطلاعات ( دو طرفه ) از پين های شماره هيجده تا بيست و پنج برای دريافت اطلاعات استفاده گرديد پين های فوق در ابتدا برای Ground در نظر گرفته شده بودند.بدين ترتيب امکان ارتباطلات دو طرفه در هر لحظه فراهم می گردد (Full-duplex) .

استاندارد Enhanced Parallel port)EPP) در سال 1991 توسط شرکت های اينتل زيراکس و زنيت مطرح گرديد. مزيت مهم استاندارد فوق،  حجم بالای اطلاعات ارسالی است . ( پانصد کيلو بايت تا دو مگابايت  در هر ثانيه) . هدف عمده استاندارد فوق ، امکان اتصال دستگاههائی غير از چاپگر به پورت موازی است . رسانه های ذخيره سازی که نيازمند دارا بودن نرخ انتقال اطلاعات بالائی می باشند نمونه ای از اين نوع دستگاه ها می باشد.

 بعد از معرفی استاندارد EPP شرکت های مايکروسافت و هيولت پاکارد در سال 1992 مشخصه جديدی با نام Extended Capabilities port )ECP)  را معرفی نمودند.هدف عمده مشخصه فوق بهبود عملکرد و سرعت چاپگرها است .

در سال 1994  استاندارد IEEE 1284 معرفی گرديد. استاندارد فوق برای دستگاههای مرتبط با پورت موازی دو مشخصه را مطرح می نمايد : EPP و ECP . به منظور صحت عملکرد هر يک از مشخصه های فوق می بايست سيستم عامل و دستگاه متصل شده به پورت موازی ، امکانات لازم در خصوص حمايت از مشخصه های فوق را دارا باشند. امروزه اغلب کامپيوترها، SPP,ECP و EPP را حمايت نموده و قادر به تشخيص استفاده از هر يک از مشخصه های فوق با توجه به دستگاه مرتبط ( متصل ) به چاپگر می باشند.در صورتيکه نياز به  تغيير يکی از مشخصه های فوق  بصورت دستی ، می توان از برنامه BIOS سيستم استفاده و تنظيمات مربوطه را انجام داد.