techbtn.gif (2150 byte) Seriali

SOMMARIO


Porte seriali

Le linee seriali costituiscono uno degli accessi primari al personal computer . I dati scambiati con le periferiche ad esse collegate ( ad esempio mouse , stampante , modem , fax , altro computer ) viaggiano in modo seriale , un bit dopo l'altro , su un numero limitato di conduttori , tipicamente tre : dati trasmessi , dati riceviti , massa comune . I dati , di solito organizzati nel computer a blocchi di 8 ( 8 bit =1 Byte ) , vengono serializzati ed inviati sul cavo da un circuito detto UART ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter = Ricetrasmettitore universale asincrono ) che provvede anche alla ricostruzione dei dati in arrivo .
Il modello di riferimento standard per l' UART del PC Ú il tipo 16550 , erede dell'8250 del Primo PC , ma che consente pi˙ elevate velocitß comunicazione .
La porta seriale non offre un metodo efficiente per lo scambio dei dati ; per˛ Ŕ accettabile per la maggior parte dei dispositivi di comunicazione telefonica , come i modem , in quanto , con le tecnologie attuali delle linee telefoniche , Ŕ molto difficile trasportare dati a velocitÓ maggiore di quelle che l' UART pu˛ trattare . La seriale Ŕ anche usata per il mouse , che lavora con flussi di dati abbastanza lenti , oltre che per la comunicazione con stampanti o anche dispositivi speciali come fotocamere , lettori di codici a barre , ecc.
Pi¨ che altro la scelta della seriale Ŕ stata quasi obbligatori perchŔ il PC non dispone , nella sua forma originale , di molte altre possibilitÓ , anche se per altri dispositivi che trattano grosse masse di dati , come scanner o telecamere , i costruttori si sono orientati sulla porta parallela  che permette trasferimenti pi¨ massicci , anche se ha altre conto indicazioni .
La porta seriale sta , comunque , poco alla volta cedendo il passo ad altre interfacce seriali pi¨ moderne ed efficienti , come USB e IEEE1394 .

Le modalitß hardware e logiche utilizzate per interfacciare l' UART con l'esterno sono dette protocolli ; il pi˙ diffuso sul PC Ú quello definito dalle specifiche RS-232C .
Il connettore tipico Ú il tipo D a vaschetta , a 9 e a 25 poli , maschio sul lato PC .

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Sulla linea seriale possono essere collegati due soli dispositivi , alle estremitÓ ; ad esempio PC e modem o mouse . Quindi , per ogni periferica seriale , occorre disporre di una corrispondente linea o port sul PC .
Lo standard prevede una base di 4 linee seriali , di cui 2 fanno solitamente parte della dotazione della mainboard . Ogni linea occupa un'area della mappa di memoria dell' I/O e un canale di interrupt . La tabella seguente riporta il nome DOS delle porte , il loro indirizzo in esadecimale , la linea di interrupt correntemente usata e l' assegnazione tipica .

DOS Indirizzo Interrupt Assegnazione
COM1: 03F8-03FFh IRQ 4 Default
COM2: 02F8-02FFh IRQ 3 Default
COM3: 03E8-03EFh IRQ 4 Alternativo
COM4: 02E8-02EFh IRQ 3 Alternativo
Wio.JPG (5562 byte) Nelle schede pi¨ recenti l' UART Ŕ contenuto nel Super I/O (nell' immagine a lato un chip Windbond , installato su un gran numero di schede madri) . In questo caso i parametri assegnati alle risorse delle porte possono essere controllati dalla finestra PERIPHERALS del Setup iniziale del BIOS .

Utilizzando schede e software apposito Ú possibile superare la limitazione imposta dalla compatibilitß con il DOS e con l'hardware standard ed ampliare il numero delle seriali installabili sul PC . Inoltre , se Ú necessario raggiungere con il cavo distanze maggiori o collegarsi con periferiche che utilizzano protocolli differenti da quello RS232C normalmente utilizzato per default (ad es. RS-422/485 , current loop , fibra ottica , ecc. ) ,elma ha in catalogo diversi dispositivi di conversione e soluzioni hardware e software per connettere il PC con i pi˙ diversi ambienti .


RS-232C
Recommended Standard-232 (standard raccomandato 232) Ŕ quello universalmente adottato dalle linee seriali del PC .  E’ stato definito dall’EIA/TIA (Electronics Industries Association / Telecommunications Industries Association) .  E' un prodotto piuttosto datato , sia come prestazioni che come interfaccia hardware , ma Ŕ cosý diffuso che saranno necessari molti anni perchŔ sia completamente sostituito da altre strutture pi¨ efficienti .
Lo standard RS-232 Ŕ stato stabilito principalmente per le connessioni con apparecchi nell' ambito della telefonia ed Ŕ dotato , nella forma completa , di una miriade di segnali che nella forma ridotta adottata sul PC non sono presenti . Il set completo dei segnali Ŕ riportato nella tabella seguente
, in grassetto rosso le linee usate sul PC .
La numerazione Ŕ riferita al connettore standard , che Ŕ il tipo a vaschetta o D a 25 poli . Siccome per il PC sono sufficienti ed usati solo 9 segnali , lo standard pi¨ recente prevede un connettore a soli 9 pin , pi¨ economico e pratico da usare . Una colonna indica la corrispondenza tra i due connettori (che , ovviamente , non Ŕ pin to pin , ma Ŕ un piccolo prodotto dell' UCAF) .
Nella colonna ITU
la numerazione dei segnali secondo le direttive dell' ITU- International Telecommunication Union (Unione internazionale per le telecomunicazioni) .

Pin
DB25
Pin
DB9
Nome ITU Descrizione
1   GND AA 101 Schermo del cavo - Shield Ground
2 3 TXD BA 103 Transmit Data
3 2 RXD BB 104 Receive Data
4 7 RTS CA 105 Request to Send
5 8 CTS CB 106 Clear to Send
6 6 DSR CC 107 Data Set Ready
7 5 GND AB 102 Massa comune -System Ground
8 1 DCD CF 109 Data Carrier Detect
9   -   Riservato
10   -   Riservato
11   STF 116 Select Transmit Channel
12   S.DCD   Secondary Carrier Detect
13   S.CTS   Secondary Clear to Send
14   S.TXD   Secondary Transmit Data
15   TCK DB 114 Transmission Signal Element Timing
16   S.RXD   Secondary Receive Data
17   RCK DD 115 Receiver Signal Element Timing
18   LL 141 Local Loop Control
19   S.RTS   Secondary Request to Send
20 4 DTR CD 108 Data Terminal Ready
21   RL 140 Remote Loop Control
22 9 RI DE 125 Ring Indicator
23   DSRS CH 111 Data Signal Rate Selector
24   XCK 113 Transmit Signal Element Timing
25   TI 142 Test Indicator

I segnali variano tra un livello positivo ed uno negativo tipicamente di 12V . Una massa comune (GND) Ŕ usata per il ritorno dei segnali . Il cavo seriale va , comunque , schermato , ovvero dotato di un rivestimento metallico che lo isola dalle inteferenze elettriche dell' ambiente ; il connettore a 25 poli prevede un collegamento dello schermo , che NON Ŕ la massa , su un pin separato . Nei sistemi a 9 , lo schermo Ŕ solitamente collegato alla parte metallica esterna del connettore D .
La lunghezza massima di un cavo RS-232C Ú prevista in circa 15 metri , ma Ú possibile raggiungere distanze maggiori con cavi di qualitß o con buffers .
Il cavo seriale Ú , comunque , schermato , ovvero dotato di un rivestimento metallico che lo isola dalle interferenze elettriche dell' ambiente . La schermatura Ú collegata alla terra o alla massa .

Full duplex , half duplex
I segnali principali del collegamento seriale RS-232C sono RD , TXD e GND .
I dati viaggiano su due linee separate , una per i dati trasmessi ed una per quelli ricevuti ,  permettendo una contemporaneitÓ nel movimento dei dati in entrambe le direzioni . Questa situazione si chiama full duplex e richiede che gli apparecchi collegato abbiano un processore ed un software capace di gestire il flusso di dati bi-direzionale contemporaneo . I normali collegamenti tra PC e modem sono di questo tipo .

In effetti , gli apparati collegati non sempre hanno questa possibilitß e puˇ darsi il caso in cui si riesca a trattare solo dati in ricezione , prima di procedere alla trasmissione e viceversa , causa , ad esempio , la lentezza del terminale . In tal caso si parla di linea half-duplex .
Una linea half duplex puˇ disporre anche di una sola linea fisica su cui i dati passano alternativamente ; standard diversi da RS-232 hanno questa caratteristica , ad esempio RS-485 e Current Loop o i bus I2C .

Nel caso in cui la trasmissione Ú possibile solo in modo unidirezionale , ad esempio da   PC a stampante , si parla di collegamento simplex . Un collegamento simplex dispone di una sola linea fisica su cui i dati scorrono dal trasmettitore al ricevitore ; anche standard diversi da RS-232 hanno questa caratteristica , ad esempio RS-422 , che permette di disporre sullo stesso cavo un trasmettitore e  pi˙ ricevitori  .

Non Ú detto che uno standard che lavori in half-duplex sia meno performante di uno full duplex ; le prestazioni dipendono da molti fattori diversi e , ad esempio , RS-485 permette flussi dati a velocitß superiori di RS-323 e su distanze molto maggiori , pur essendo half duplex .


I segnali dell'interfaccia RS-232 , oltre TXD/RXD , servono come controllo (handshake) della trasmissione . In sostanza , fungono da semafori per avviare o bloccare il flusso dei dati ; i dispositivi di ricezione (UART) controllano lo stato di questi segnali e possono , sotto il controllo del software di gestione , avviare chiamate di interrupt verso il processore .
Se si stanno impiegando questi segnali , si parla di controllo hardware dell' handshake . Questa soluzione rende pi¨ veloci le operazioni , in quanto la gestione del flusso Ú demandata parzialmente all'hardware ; per contro , richiede un numero maggiore di conduttori .
Si pu˛ controllare la trasmissione anche senza gli handshake hardware , attraverso un protocollo software , ad esempio quello detto Xon-Xoff . In questo caso il flusso dati Ú controllato con l'invio e la ricezione di alcuni caratteri-semaforo .
Protocolli software di vario genere sono usati in tutte quelle comunicazioni seriali che non impiegano handshake hardware , come Current Loop o RS-422/485 . Questi standard , che hanno segnali di livello differente da RS-232 , permettono di collegare un numero elevato di dispositivi sullo stesso cavo (e quindi sarebbe impossibile una gestione hardware : pensate all intrico di conduttori che ne deriverebbe) .

[continua]


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Aggiornato il 10/03/99.