Serial Port là gì? Những điều cần biết về cổng tiếp nối!

Serial Port là gì? (hay cổng tiếp nối) là một trong những cổng kết nối bên ngoài phổ biến nhất của máy tính trong những năm trước đây. Hiện tại những hệ thống mới đang dần loại bỏ hoàn toàn cổng tiếp nối để chuyển sang cổng USB, tuy nhiên hầu hết những modem vẫn sử dụng cổng tiếp nối.

Serial Port hoạt động thế nào?

Tất cả những hệ điều hành máy tính đang được sử dụng ngày nay đều hỗ trợ cổng tiếp nối (Serial port), vì cổng tiếp nối đã có từ nhiều thập kỷ. Cổng song song (Parallel port) là một phát minh sắp nhất hơn và nhanh hơn rất nhiều so với cổng tiếp nối. Cổng USB chỉ mới ra đời sắp nhất và có khả năng sẽ thay thế hoàn toàn cả cổng tiếp nối và cổng song song trong những năm tới.

Tên ” Serial” xuất phát từ thực tế là một cổng tiếp nối “tuần tự hóa” dữ liệu. Tức là, nó lấy một byte dữ liệu và truyền 8 bit trong byte một lần. Ưu điểm cổng tiếp nối là chỉ cần một dây để truyền 8 bit (trong khi cổng song song cần 8 dây). Điểm bất lợi là thời gian truyền dữ liệu lâu hơn gấp 8 lần so với nếu như có 8 dây. Cổng tiếp nối giúp giảm kinh phí cáp và làm cho cáp nhỏ hơn.

Trước mỗi byte dữ liệu, cổng tiếp nối sẽ gửi một bit khởi đầu có trị giá bằng 0. Sau mỗi byte dữ liệu, nó sẽ gửi một bit ngừng để báo hiệu rằng chuyển byte đã hoàn thành. Nó cũng có thể gửi một bit chẵn lẻ.

Cổng tiếp nối, còn được gọi là cổng COM “communication” có khả năng giao tiếp hai chiều . Giao tiếp hai chiều cho phép mỗi thiết bị nhận dữ liệu cũng như truyền dữ liệu. những thiết bị tiếp nối sử dụng những chân khác nhau để nhận và truyền dữ liệu – sử dụng những chân giống nhau sẽ hạn chế giao tiếp ở chế độ bán song công , tức là thông tin chỉ có thể truyền theo một hướng tại một thời khắc. Sử dụng những chân khác nhau cho phép giao tiếp song công , trong đó thông tin có thể truyền theo cả hai hướng cùng một lúc.

những cổng tiếp nối dựa vào chip điều khiển đặc biệt UART để hoạt động. Chip UART nhận đầu ra song song của bus hệ thống của máy tính và biến nó thành dạng tiếp nối để truyền qua cổng tiếp nối. Để hoạt động nhanh hơn, hầu hết những chip UART đều có bộ đệm tích hợp từ 16 tới 64 kb. Bộ đệm này cho phép chip lưu vào bộ đệm dữ liệu tới từ bus hệ thống trong khi nó đang xử lý dữ liệu đi ra cổng tiếp nối. Trong khi hầu hết những cổng tiếp nối tiêu chuẩn có tốc độ truyền tối đa là 115 Kbps (kilobit / giây), những cổng tiếp nối tốc độ cao, chẳng hạn như ESP và Super ESP có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu 460 Kbps.

Kết nối cổng tiếp nối (Serial Port)

Đầu nối bên ngoài cho cổng tiếp nối có thể là 9 chân hoặc 25 chân. Ban đầu, công dụng chính của cổng tiếp nối là để kết nối modem với máy tính.

9 Chân kết nối cổng tiếp nối

1. Data Carrier Detect: xác định xem modem có được kết nối với cáp và đang hoạt động hay không.
2. Receive Data: máy tính nhận thông tin được gửi từ modem.
3. Transmit Data: máy tính gửi thông tin tới modem.
4. Data Terminal Ready: máy tính thông báo cho modem rằng nó đã sẵn sàng để giao tiếp.
5. Signal Ground: chân nối đất.
6. Data Set Ready: modem báo cho máy tính biết rằng nó đã sẵn sàng để giao tiếp.
7. Request To Send: máy tính hỏi modem có thể gửi thông tin không.
8. Clear To Send: modem cho máy tính biết rằng nó có thể gửi thông tin.
9. Ring Indicator: khi giao tiếp đã được thực hiện, máy tính sẽ nhận tín hiệu (được gửi từ modem) và thông báo được hiển thị.

25 Chân kết nối cổng tiếp nối

1. Not Used: không được sử dụng
2. Transmit Data: máy tính gửi thông tin tới modem.
3. Receive Data: máy tính nhận thông tin được gửi từ modem.
4. Request To Send: máy tính hỏi modem có thể gửi thông tin không.
5. Clear To Send: modem cho máy tính biết rằng nó có thể gửi thông tin.
6. Data Set Ready: modem báo cho máy tính biết rằng nó đã sẵn sàng để giao tiếp.
7. Signal Ground: chân nối đất.
8. Received Line Signal Detector: xác định xem modem có được kết nối với cáp và đang hoạt động hay không.
9. Not Used: Transmit Current Loop Return (+)
10. Not Used
11. Not Used: Transmit Current Loop Data (-)
12. Not Used
13. Not Used
14. Not Used
15. Not Used
16. Not Used
17. Not Used
18. Not Used: Receive Current Loop Data (+)
19. Not Used
20. Data Terminal Ready: máy tính thông báo cho modem rằng nó đã sẵn sàng để giao tiếp.
21. Not Used
22. Ring Indicator: khi giao tiếp đã được thực hiện, máy tính sẽ nhận tín hiệu (được gửi từ modem) và thông báo được hiển thị.
23. Not Used
24. Not Used
25. Not Used: Receive Current Loop Return (-)

Điện áp được truyền qua những chân có thể ở một trong hai trạng thái, Bật hoặc Tắt. Bật (trị giá nhị phân “1”) tức là chân đang truyền tín hiệu từ -3 tới -25 V, trong khi Tắt (trị giá nhị phân “0”) tức là nó đang truyền tín hiệu giữa +3 và +25 V.

>> Tham khảo thêm:Terminal blocks là gì? – Cầu đấu nối dây điện

Cáp kết nối chuyển dữ liệu Serial

1, DB-9 <=> DB-9: bạn sử dụng cách kết nối này khi cần cáp có đầu nối DB-9 ở mỗi đầu:

2, DB-9 <=> DB-25: bạn sử dụng cách kết nối này khi cần cáp có một đầu nối DB-9 và một đầu nối DB-25 ở hai đầu:

3, DB-25 <=> DB-25: bạn sử dụng cách kết nối này khi cần cáp có đầu nối DB-25 ở mỗi đầu:

Luồng điều khiển

Một khía cạnh quan trọng của truyền thông tiếp nối là khái niệm về luồng điều khiển. Đây là khả năng của một thiết bị thông báo cho thiết bị khác ngừng gửi dữ liệu trong một thời gian. những lệnh Request to Send (RTS), Clear To Send (CTS), Data Terminal Ready (DTR) và Data Set Ready (DSR) được sử dụng để bật điều khiển luồng.

Hãy xem một ví dụ về cách hoạt động của điều khiển luồng: bạn có một modem giao tiếp ở tốc độ 56 Kbps. Kết nối tiếp nối giữa máy tính và modem của bạn truyền ở tốc độ 115 Kbps, nhanh hơn gấp đôi. Điều này tức là modem nhận được rất nhiều dữ liệu tới từ máy tính hơn là nó có thể truyền qua đường dây cáp. Ngay cả khi modem có bộ đệm 128K để lưu trữ dữ liệu, nó vẫn sẽ nhanh hết dung lượng bộ đệm và không thể hoạt động thông thường với tất cả dữ liệu được truyền trực tuyến.

Với điều khiển luồng, modem có thể ngừng luồng dữ liệu từ máy tính trước khi nó vượt quá bộ đệm của modem. Máy tính liên tục gửi tín hiệu trên chân Request to Send và kiểm tra tín hiệu trên chân Clear to Send. nếu như không có phản hồi Clear to Send, máy tính sẽ ngừng gửi dữ liệu. Điều này cho phép modem giữ cho luồng dữ liệu hoạt động trơn tuột.

những loại cổng tiếp nối phổ biến

Có vô số loại giao diện truyền thông dữ liệu, mỗi loại được thiết kế cho những ứng dụng cụ thể dựa trên những thông số và cấu trúc giao thức được yêu cầu. Trong đó, có thể kể tới những giao diện truyền thông dữ liệu tiếp nối như: CAN, RS-232, RS-422, RS-485, I2C, I2S, LIN, SPI và SMBus. Tuy nhiên, trong những cổng tiếp nối “Serial port” trên ta có thể thấy rằng RS-232, RS-422 và RS-485 là loại phổ biến hơn cả (hiện tại đang tập chung phát triển RS-485 hơn).

Trên đây đã chia sẻ cho những bạn những tri thức tổng quan về Serial Port (hay cổng tiếp nối). Hy vọng rằng, với những nội dung chia sẻ phía trên sẽ giúp ích được cho những bạn. Xin cảm ơn