Port série - à quoi sert-il, à quoi sert-il et types

Le port série est actuellement l'une des principales formes de communication entre les périphériques externes et les ordinateurs. Une interface que l'on retrouve dans absolument tous les périphériques que nous avons sur notre bureau, ainsi qu'à l'intérieur de nos équipements.

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Nous allons essayer d'expliquer le fonctionnement du port série, ainsi que les principales interfaces que nous trouvons actuellement. Et si vous ne savez pas quelles sont les différences avec le port parallèle, nous passerons également du temps à les différencier.

Qu'est-ce qu'un port série

Si vous jetez un œil aux câbles que vous avez actuellement sur le bureau pour connecter la souris du clavier ou la clé USB à votre ordinateur, vous verrez des interfaces de communication série.

Le port série est une interface de communication de données numériques dans laquelle les informations sont transmises séquentiellement bit par bit par des conducteurs. De cette façon, un port série devrait envoyer toutes les informations d'un bit après l'autre, tandis qu'un port parallèle enverrait plusieurs bits simultanément. L'interface de données série ou le port série fonctionne sous la norme RS-232.

Pensez-vous donc qu'un port série est plus lent qu'un port parallèle? Eh bien, de nos jours, nous avons des ports série beaucoup plus rapides. Bien sûr, ceux-ci ne sont pas nécessairement conformes à la norme commentée, mais sont des versions améliorées qui rendent complètement le port série natif obsolète. Être le plus facile à mettre en œuvre, avec une meilleure compatibilité et infiniment plus répandu.

Port série et fonctionnement matériel

Ce port fonctionne de manière asynchrone, grâce à un protocole qui initie la transmission avec un signal " start " qui prépare le récepteur à recevoir le mot (bits). Après l'envoi de ce mot, qui sera un code ASCII pour chaque caractère, un signal " stop " est envoyé afin que le récepteur se repose après avoir encodé le mot et attend d'en recevoir un autre.

Nous avons trois types de communication série:

• Simplex: la transmission est unidirectionnelle, c'est-à-dire qu'il y a un seul émetteur et un seul récepteur, par exemple, dans les communications de diffusion. Duplex: Chaque extrémité peut être un émetteur et un récepteur simultanément, donc différents câbles sont utilisés pour envoyer et recevoir, ou des ondes avec des fréquences différentes sont utilisées pour éviter le mélange. Semi-duplex: il est similaire à la transmission duplex, mais lorsque l'un transmet, l'autre écoute, par exemple, deux talkies-walkies.

De cette façon, nous devons comprendre que dans une communication avec un port série, les deux appareils doivent avoir une entrée et une sortie, donc les appareils sont divisés en catégories DTE (Data Terminal Equipment) et DCE (Data Circuit Termination Equipment).. Ainsi, un ordinateur serait pour un ETTD alors que l'ETCD serait le modem ou la carte programmable. Pour connecter deux ETTD ou deux ETCD, un pont nul doit être utilisé pour traverser les deux signaux.

Pour gérer l'interface de communication, nous avons une puce UART ou USART (émetteur et récepteur asynchrone universel). Sa fonction est de convertir les signaux et les tensions du CPU au standard de communication. La puce UART 8250 est utilisée pour les processeurs 8 et 16 bits, tandis que l' UART 16550 est utilisée pour le reste à partir des ordinateurs IBM.

Port série RS-232 et Pinout

RS-232

Dans l'histoire de l'informatique, le port le plus utilisé a été celui qui transmet les données série. Son interface a été normalisée en 1962 grâce à la norme EIA / TIA RS-232C, pour les amis, RS-232 ou "Norme recommandée 232". À son tour, la recommandation V.24 a été créée, qui définit les circuits et les signaux de l'interface, et la recommandation V.28, qui définit les aspects électriques.

Le connecteur le plus répandu était le DB-25, plus tard simplifié en DB-9, appelé directement RS-232. Il est important de ne pas confondre ce connecteur avec le port parallèle du même nom, bien qu'il soit appelé D-Sub. Il était (et est) axé sur son utilisation dans les connexions entre les ordinateurs et les périphériques externes avec des connexions duplex. Par exemple, un modem, des commutateurs et d'autres dispositifs de communication d'automatisation industrielle tels que des cartes programmables, des robots et d'autres produits grand public tels que des machines à laver numériques.

Ensuite, nous verrons la configuration des broches du port RS-232 dans ses versions DB-9 et DB-25. Dans les deux cas, nous avons le même nombre de broches utiles.

Utilisations actuelles du port série

Nos ordinateurs de bureau actuels n'ont plus le port RS-232 implémenté, car l'USB est l'interface la plus récente et est pratiquement compatible avec tous les types de PCB électroniques. Mais nous pouvons toujours trouver ce port série PCI via une carte d'extension si nous nous consacrons à la programmation. Il existe également de nombreux adaptateurs RS-232 vers USB.

Ce sont les utilisations fondamentales du port DB-9 ou RS-232 aujourd'hui

• Modems, commutateurs, routeurs, téléphones satellites ou équilibreurs de charge: on trouve encore en interne ou en externe ce type de ports ou en-têtes pour modifier le microcode des équipements réseaux plus anciens et non gérables par l'utilisateur. Lecteurs de codes barres infrarouges: et autres équipements de supermarché relativement anciens. Cartes programmables, équipement de mesure électrique et épurateurs logiciels. Imprimantes: anciennes imprimantes qui n'utilisent pas d'interface USB ou de connecteur parallèle, généralement des ordinateurs qui n'ont pas d'USB pour mettre à jour leur firmware.

Par-dessus tout, nous parlons d'appareils industriels et de réseau, dont l'utilisation est attendue par des utilisateurs ayant des connaissances techniques.

Vitesse du port série (RS-232)

Avant de regarder les versions actuelles du port série, il convient de connaître un peu les vitesses que cela a atteint après les mises à jour matérielles et périphériques:

Ces vitesses sont mesurées en bits par seconde ou en bauds, une mesure courante dans les modems, et sont assez faibles par rapport aux ports série que nous avons actuellement en USB. Egalement géré directement par le logiciel en termes de bande passante et de connexion au périphérique.

L'évolution du port série à l'heure actuelle et aux interfaces principales

Nous laissons le port RS-232 pour en savoir plus sur les ports série les plus utilisés aujourd'hui. Tous fonctionnent sous leur propre norme et non sous des conditions RS-232, étant gérés automatiquement et de manière autonome par leur propre contrôleur.

PS / 2

Ce port a été implémenté pour la première fois sur des PC IBM en 1987 et nous le retrouvons encore aujourd'hui sur les cartes actuelles. Sa fonction est de connecter des souris ou des claviers dans une interface indépendante à l'USB. Il a un total de 6 broches circulaires et dans le système d'exploitation, nous pouvons le trouver comme un port COM.

C'est une interface bidirectionnelle, et sur les anciennes cartes avec port RS-232, elle partageait une interruption avec ce port. De plus, il ne permet pas l'échange à chaud, il faudrait donc redémarrer l'ordinateur pour détecter à nouveau le périphérique installé.

USB (Universal Serial Bus)

Qui ne connaît pas aujourd'hui le port USB? Nous pourrions dédier un article entier à cette interface et nous ne terminerions pas. Il s'agit du port série le plus utilisé aujourd'hui pour connecter des périphériques de toutes sortes à un ordinateur.

Son interface suffit avec 4 conducteurs dont l' un fournit une tension à 5V, deux d'entre eux sont en charge du chargement et du téléchargement des données et le dernier est la connexion à la terre. Alors que d'autres versions telles que micro USB ont une 5ème broche pour la distinguer de Micro-A et Micro-B. De plus, les versions ultérieures USB 3.0 augmentent leur brochage pour permettre plus de bande passante.

Ce sont les versions et les vitesses que nous avons actuellement en laissant les versions 1.0 et 1.1 derrière:

• USB 2.0: vitesse théorique de 480 Mbps (60 Mo / s) avec une capacité d'alimentation de 5V. USB 3.0: augmente la vitesse jusqu'à 5 Gbps (600 Mo / s), et est également appelé USB 3.1 Gen1 ou USB 3.2 Gen1. USB 3.1: Bien qu'il soit actuellement appelé USB 3.1 Gen2 ou USB 3.2 Gen2, c'est ainsi qu'il a été créé en 2019. Il augmente sa vitesse à 10 Gbps (1, 2 Go / s) USB 3.2: Il augmente la vitesse à 20 Gbps (2, 4 Go / s) et nous le retrouverons avec la dénomination USB 3.2 Gen2x2. Ce port a été implémenté fin 2019 sur les nouvelles cartes Intel et AMD.

Et depuis 2014, nous avons le port USB Type-C, qui dispose de 24 contacts disposés sur deux rangées pour être complètement réversible. Ce type de connecteur est largement utilisé pour les appareils portables tels que les smartphones ou les périphériques. Actuellement, nous pouvons trouver le type USB-C 3.2 Gen1, 3.2 Gen2 et 3.2 Gen2x2. De plus, il est capable d'implémenter une connexion DisplayPort 1.4 et Thunderbolt 3 avec une charge allant jusqu'à 100W.

Firewire

Également connue sous le nom de norme IEEE 1394, il s'agit de la version américaine de l'USB avant que l'interface elle-même ne soit également étendue dans ce domaine, laissant cette interface série loin derrière en termes de performances.

C'est un connecteur similaire à l'USB, bien qu'avec un coin pointu et ayant 4, 6, 9 et jusqu'à 12 broches selon la version . Actuellement, il a été complètement remplacé par USB 2.0.

Il existe 4 versions de Firewire en fonction de leur bande passante, étant

• Firewire 400: fonctionne à 50 Mo / s Firewire 800: atteint 100 Mo / s Firewire s1600: vitesse de 200 Mo / s Firewire s3200: dernière version fonctionnant à 400 Mo / s

Ports vidéo

Les ports vidéo fonctionnent également sous un bus de type série, ce sont le D-Sub, également connu sous le nom de VGA, le DVI dans ses différentes versions et les ports HDMI et DisplayPort comme interfaces les plus courantes et utilisés avec Thunderbolt sous USB Type- C.

Le plus rapide sera le port HDMI et le DisplayPort. Dans le premier cas, nous sommes dans la version 2.0b avec une bande passante de 14, 4 Gbps, et bientôt nous passerons à la version 2.1 qui augmente à 42, 6 Gbps supportant des résolutions jusqu'à 8K à 120 Hz. Et dans le cas de DisplayPort, nous avons la version 1.4 à 49, 65 Gbps prenant en charge les résolutions 8K à 60 Hz.

Interface SATA et PCIe

Et enfin les interfaces les plus importantes de notre ordinateur: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) pour les disques durs, et PCIe ou PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express) pour la communication des composants internes.

SATA est l'interface qui a remplacé PATA pour les connexions des périphériques de stockage dans les ordinateurs de consommation générale. Sa bande passante maximale dans la version SATA III est de 6 Gbps, ce qui représente environ 600 Mo / s. Il utilise un connecteur beaucoup plus petit que l'IDE et avec une seule connexion de périphérique par interface, permettant également une connexion à chaud. Il fonctionne en utilisant le protocole AHCI (Advanced Host Controller Interface) et est également disponible sur les interfaces M.2 pour les disques SSD.

PCI-Express est le bus série interne par excellence de la carte, qui nous permet de connecter des composants à haute vitesse directement dans les emplacements installés sur la carte mère. Nous appellerons ces cartes d'extension. Actuellement, nous trouvons des cartes avec PCI-Express dans sa version 4.0, dans laquelle chacune des voies de données a une bande passante de 2000 Mo / s (16 Gbps) en téléchargement et téléchargement simultanément, une véritable barbarie par rapport aux ports externe. Ils connectent les SSD NVMe, les cartes graphiques, les cartes réseau, etc. De plus, le pont nord ou chipset communique avec le CPU par un bus de ce type.

Différences entre le port série et le port parallèle

Nous n'avons pas encore vu la principale ou la principale différence entre le port série et le port parallèle. Cela réside dans son fonctionnement, puisqu'un port parallèle envoie les bits d'information en même temps et sous forme de paquets. Chacun de ces bits, qui peut être par exemple un code ASCII, est envoyé par un conducteur différent, ayant alors autant de conducteurs que de bits sont envoyés en même temps. En plus de ceux-ci, il y aura également d' autres conducteurs supplémentaires pour la synchronisation, la masse et d'autres signaux.

Les ports parallèles sont par exemple du type Centronics pour les imprimantes, le bus PATA (IDE) pour les disques durs et le bus SCSI également pour les disques durs. En eux, la connexion à chaud n'est pas autorisée, ni la puissance du périphérique connecté. Ils prennent en charge beaucoup moins de périphériques connectés au même bus et sont actuellement largement obsolètes.

Conclusions et liens d'intérêt

Le port série dans sa version standard RS-232 et ses versions ultérieures n'a été laissé que pour une utilisation purement industrielle et sporadique avec des équipements informatiques grand public. Un port qui a sans aucun doute marqué un avant et un après dans les connexions d'équipements et de périphériques, notamment dans les réseaux pour mettre à jour le firmware des modems.

Actuellement, nous utilisons tous l'USB dans ses différentes versions car il s'agit d'un port beaucoup plus petit et d'une vitesse beaucoup plus élevée. De plus, il prend en charge les connexions à chaud (Plug And Play) et même une alimentation jusqu'à 100 W dans l'interface Thunderbolt 3 sous USB Type-C capable d'atteindre jusqu'à 40 Gbps.

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Connaissiez-vous le port RS-232, l'avez-vous déjà utilisé? Si vous connaissez plus de publications de séries ou avez des questions, vous pouvez les laisser dans les commentaires.