パラレルポートとは何ですか? パラレルおよびシリアルインターフェイス。

講義 7. パラレルポートとシリアルポート

MPS は外部デバイス (ED) と連携し、ED から情報を受信し、処理された情報を ED に送信します。あらゆる制御オブジェクトまたは情報源 (さまざまなボタン、センサー、受信チップ、周波数シンセサイザー、追加メモリ、アクチュエーター、モーター、リレーなど) が制御ユニットとして機能します。すべてのデバイスは、パラレルポートまたはシリアルポートを使用して MP に接続されます。

パラレルポートを使用すると、MP と VU の間で情報を並行して交換できます。コンピュータの観点から見ると、ポートは標準的なデジタル論理レベル (通常は TTL) による情報の従来のソースまたはレシーバであり、MP の観点からはデータを書き込むことができるメモリセルです。 (MP から) または (コンピュータから) 表示される情報。パラレルポートを使用すると、ホストの低速と MP システムバスの高速を調整できます。

入力ポート。データ転送の方向に応じて、パラレルポートは入力ポート、出力ポート、または I/O ポート (双方向の場合) と呼ばれます。図 7.1 に入力ポートの機能図を示します。

3 番目の状態 (バスドライバー (BF)) を持つ回路は、通常、入力ポートとして使用されます。入力ポートからは情報の読み取りのみが可能です。 SF 出力はシステムバスに接続されます。ポートの外部ピンからの信号値は、「RD」信号を使用して読み取られ、指定されたホストに正確に到達するために、I/O ポートにはアドレスデコーダが常に存在します。

米。 7.1. 入力ポートの機能図

出力ポート。出力ポートの機能図を図 7.2 に示します。

米。 7.2. 出力ポートの機能図

パラレルレジスタを出力ポートとして使用できます。出力ポートは書き込みのみ可能です。マイコンの内部バスからのデータは、「WR」信号を使用してレジスタに書き込まれます。「Q」レジスタの出力は、コンピュータを制御するための論理レベルのソースとして使用できます。

多くの MP および MK では、ポートに別個のアドレス空間が割り当てられ、それに応じて別個のコマンドが割り当てられます。例えば、 ……

I/Oポート。パラレルポートは双方向にすることができます。たとえば、MK では、パラレルポートが内蔵されており、双方向です。 MKの双方向入出力ポート(1系統)の模式図を図に示します。 7.3.

米。 7.3. 双方向ポートの 1 つのピンの典型的な図

入出力MK。

アドレスデコーダは、この特定のポートの操作、つまり入力または出力の許可を許可します。回路にはデータトリガーとコントロールトリガーが含まれています。制御トリガにより、データを外部ピンに出力できます。 , 制御信号WRが印加された場合。最新の MCU は通常、データへの個別のアクセスとトリガーの制御を提供し、入力モードで各ラインを独立して使用できるようにします。または撤退 .

データを入力するとき、データトリガの内容ではなく、外部ピンに適用された信号の値が読み取られるという事実に特に注意を払う必要があります。他のデバイスの出力が MK の外部ピンに接続されている場合、それらは独自の出力信号レベルを設定でき、データトリガーの期待値の代わりに読み取られます。

MKの場合は入出力回線数をパラメータとして与えます。入出力ラインはマルチビットラインに結合されます（通常、

8 ビット) パラレル I/O ポート。 MK メモリでは、各 I/O ポートに独自のデータレジスタアドレスがあります。

一部の MK では、I/O ポートのデータレジスタへのアクセスは、データメモリへのアクセスと同じコマンドを使用して実行されます。多くのマイクロコントローラーでは、個々のポートビットをポーリングしたり、ビットプロセッサーコマンドによって設定したりできます。

通常、各ポートには 3 つのレジスタがあります。たとえば、ポート B を扱う場合、ポートデータレジスタがあります。 (ポートB )、ポート方向レジスタ ( DDRB) そして登録してください PINB 、そこからポートの外部接点の信号が読み取られます。

出力時、チャネルの情報はポートの出力レジスタに変更されるまで（このチャネル宛ての次の OUT コマンドまで）固定され格納されます。入力時には情報は記録されません。

並列交換は高速ですが、伝送距離が短い（1～2メートル）のが特徴です。

信号レベルと負荷容量。最近のほとんどすべての MS 入出力は TTL レベルに一致しているため、ポートと外部マイクロ回路の信号レベルを相互に調整することは難しくありません。そうでない場合は、非標準レベルを TTL レベルと調和させるために特別な MS が生成されます。

これは、一致する MS の信号レベルだけでなく、負荷容量も問題になります。ポートの負荷容量を把握し、必要に応じて出力を「強化」する必要があります。例として、図 7.4 を参照してください。 LEDインジケーターの接続を示します。

米。 7.4. 単一の LED インジケータを接続します。

回路内のトランジスタはパラレルポート電流を増加させる役割を果たし、これにより MP が点灯および LED インジケータが消灯します。

8.2. シリアルインターフェース (ポート)。

シリアル通信。現在、MPS でのデータ交換の最も一般的な方法はシリアルです。マイクロプロセッサ (マイクロコントローラー) は直列で相互に通信します。 MP と PC。 MP およびスマートセンサー。ボード上の MP およびその他の MS。

米。 7.5。送信機と受信機間のシリアル通信

シリアル通信では、1 バイトのデータが 1 本のワイヤでビットごとに送信されます (図 7.5)。シリアルデータ伝送の明らかな利点は、必要な通信回線が少ないことです。

シリアル通信には、単方向 (シンプレックス)、時分割による双方向 (半二重)、および双方向 (全二重) があります。

シリアル通信には非同期通信と同期通信の2種類があります。データ転送が不規則な場合は非同期交換が行われます。交換が大規模なアレイで実行される場合は、同期送信が使用されます。非同期交換フレームを図に示します。 7.6.

図7.6。非同期転送フレーム

このモードでは、情報が送信されるまで回線はレベル「1」を維持します。送信が開始されると、ラインは「0」に等しいスタートビットを受信し、次に 5 ～ 8 個の情報ビットを受信します。その後にパリティビットが続く場合と続かない場合があります。文字の送信は、1 つまたは 2 つのストップビットが「1」に等しいときに終了します。この後、スタートビットと次の文字を再度送信するか、情報がない場合はラインをレベル「1」に設定します。バイトが送信されるたびに、再同期が発生します。

非同期モードは、有用な情報に加えてサービスビットが送信され、情報交換の速度が低下するため、比較的動作が遅いデバイスでのみ使用されます。

同期送信の場合は、別の同期チャネルが必要です。レシーバ入力でのデータのサンプリングとトランスミッタ出力でのデータの変化は、同じクロック信号から同期されます (図 7.7)。各情報フレームはクロック信号によってゲートされます。同期モードではオーバーヘッドビットがないため、伝送速度が向上します。

シリアルチャネル上の伝送速度はビット/秒 (ボー) で測定され、数十 Mbit/s に達する場合があります。

米。 7.7. 同期データ転送

シリアルコミュニケーションコントローラー。パラレルデジタルコードをシリアルデジタルコードに変換するには、特定の周波数のパルスシーケンスによってクロックされるシフトレジスタに基づいて構築された特別な回路（コントローラー）が使用されます。クロックパルスごとに、パラレルデジタルコードは 1 位置ずつシフトされ、通信回線に送信されます。したがって、並列デジタルコードは標準レベルのパルスのシーケンスになります。

コード変換に加えて、コントローラーでは次のことが可能になります。

– フレーム内の情報ビットの数を変更します。

– 情報伝達の速度を変更する

– 制御エラーなど

例としては、シリアル通信コントローラがあります。 USART– ユニバーサル同期/非同期トランシーバー。これは MK に組み込まれており (MPS では別個の MS として実装できます)、必要なすべてのコード変換手順を実行します。同期モードと非同期モードで動作できます。二重通信モード、開始メッセージの検出、パリティおよびフォーマットエラーを提供します。交換単位 - 記号、文字、数字、その他の記号。これは 5 ～ 8 ビットのシーケンスとしてエンコードされます。情報交換の最大速度は、非同期モードでは 9.6 kbit/s、同期モードでは 56 kbit/s です。

PCとのシリアル通信。多くの場合、情報収集システムなどでは、情報を MK から PC に転送する必要があります。シリアルインターフェイスの中で最初で最も成功したのは、 RS-232, 今日に至るまで、あらゆるものにとって不可欠な部分です RS -形式の互換性のあるコンピューター COM- ポート。

RS-232C インターフェイスは 1969 年に開発され、半二重および全二重交換モードでのポイントツーポイント接続による同期および非同期シリアル通信に今でも積極的に使用されています。送信中には ±12 V の信号レベルが使用され、データ転送速度の範囲は最大 15 m の距離で 50 ～ 115 kbaud になります。

さまざまな企業が、TTL/CMOS レベルをレベルに変換するように設計された幅広いマイクロ回路を製造しています。 RS-232帰ってきた。それらのほとんどは電圧コンバータを内蔵しており、単一の +5 V 電源で動作します。マイクロ回路の種類によって、負荷容量、容量性負荷の値、およびハウジングのタイプが異なる場合があります。

RS-232コモンモード干渉に対する耐性が低い。この点において、ポイントツーポイントインターフェイスには大きな利点があります。 RS-422およびそのメインラインのアナログ RS-485信号は差動形式で送信されます。ただし、これらのインターフェイスは、コンピュータやマイクロコントローラの標準構成には含まれていません。したがって、アプリケーションは RS-422そして RS-485追加のデバイスやドライバーソフトウェアを使用する必要があります。

現在、PCとのシリアル通信はインターフェイスを介して行うことができます。 USB適切なドライバーを使用してください。最近のプログラマでは、シリアルポート USBプログラミングと電源供給の両方に使用されます。

研究室ワークその6。

主題 : パラレルポートとシリアルポートとその動作機能。

仕事の目標 : パラレルポートとシリアルポートの機能を学習します。

タスク:

パラレルポートとシリアルポートの機能を学びます。

トピックに関する課題を完了します。

実験レポートを作成し、先生に提出します。

このトピックに関する簡単な理論:

プリンタ、モデム、およびその他の周辺機器は、ポートと呼ばれる標準化されたインターフェイスを介してコンピュータに接続します。ペアリングされたデバイス間で情報を送信する方法に応じて、パラレルインターフェイスとシリアルインターフェイスが区別されます。

シリアルポート RS-232-C規格。コンピュータとさまざまなシリアル外部機器を接続するための規格です。オペレーティングシステムでは、各 RS-232 ポートに論理名 COM1 ～ COM4 が割り当てられます。

シリアルデータ送信は、スタート信号、ストップ信号、および情報ビットを含むデータフレームの形式で、デジタル情報の各バイトをビットごとに送信することで構成されます。

RS-232-C規格で1バイトの情報を送信するときのデータフレームの構造

ST ビットはデータ送信の開始を通知し、情報ビットが最初に下位ビット、次に上位ビットの順に送信されます。

場合によっては、制御ビット P が使用され、1 または 0 の合計数が偶数または奇数になるような値に設定されます。これは、フレーム送信の正確性を監視するために使用されます。受信デバイスはフレームのパリティをチェックし、期待値と一致しない場合は、フレームの再送信要求を送信します。 SP ビット (複数可) は、バイト転送の終了を通知します。

p、ST、SP ビットの使用 (または使用しない) により、RS-232 レベルでのデータ (フレーム) 送信フォーマットが指定されます。受信デバイスと送信デバイスは同じフォーマットを使用する必要があります。

RS-232-C 標準は、次の 2 種類のデバイス間の相互作用を定義します。

DTE (データ端末装置 - 端末/端末装置);

DCE（データ通信機器 -デバイスコミュニケーション).

ほとんどの場合、コンピュータ、端末は DTE、モデム、プリンタ、プロッタは DCE です。

パラレルポート 8ビットの情報を同時に送信するために使用されます。コンピュータでは、このポートは主にプリンタ、プロッタ、その他のデバイスを接続するために使用されます。パラレルポートは LPT1 ～ LPT4 と指定されます。

USB (ユニバーサルシリアルバス) インターフェイスは、時代遅れのシリアル (COM ポート) ポートとパラレル (LTP ポート) ポートを置き換えるように設計されたユニバーサルシリアルバスです。 USB バスを使用すると、コンピュータの電源を切らずに新しいデバイスを接続できます。バス自体は、コンピューターに正確に何が接続されているか、デバイスが必要とするドライバーとリソースを決定し、ユーザーの介入なしにそれらを割り当てます。 USB バスでは、最大 127 台のデバイスを接続できます。

IEEE 1394 (電気電子技術者協会 1394) は、内部コンポーネントと外部デバイスを接続するために設計されたシリアルインターフェイスです。 IEEE 1394 は FireWire とも呼ばれます。 FireWire デジタルシリアルインターフェイスは、データ伝送の高い信頼性と品質を特徴とし、そのプロトコルはタイムクリティカルな情報の保証された伝送をサポートし、顕著な歪みなくビデオおよびオーディオ信号をリアルタイムで通過させることができます。 FireWire バスを使用すると、ほぼすべての構成で最大 63 台のデバイスを接続できるため、構成が難しい SCSI バスに比べて優れています。このインターフェイスは、ハードドライブ、CD-ROM、DVD-ROM ドライブ、およびビデオカメラ、VCR などの高速外部デバイスを接続するために使用されます。

パラレルポート （セントロニクス）は、8ビットの情報を同時に送信するために使用されます。コンピュータでは、このポートは主にプリンタを接続するために使用されますが、プロッタや他の PC などの他のデバイスを接続する可能性が排除されるわけではありません。

コンピュータのパラレルポートは LPT1 ～ LPT4 と指定されており、BIOS 割り込み INT 17h によってサポートされています。

00h - ハードウェア割り込みなしのシンボル出力。

O1h - インターフェースとプリンターの初期化。

02h - プリンターのステータスをポーリングします。

構造的に、ポートは通常 25 ピン D タイプコネクタ (DB25) として設計されています。

8 本のデータバスがあり、それぞれに独自のグランドラインがあります。

さらに、次のような制御信号があります。

ピン 1 のストローブ信号は、現在のデータ転送が終了し、文字を印刷できることをプリンタに伝えます。

ピン 10 の ACK 準備確認ライン。このラインの電位が高い限り、コンピューターはデータを送信しません。

Busy ラインは、プリンタがビジー状態であることをコンピュータに知らせます。

Select 行は、プリンタが選択されていること (つまり、オンラインモード) を示します。

自動改行 Fdxt;

エラー行 - プリンターはエラーを報告します (用紙切れなど)。

インクライン - コンピューターはプリンターを電源投入後の状態 (つまり、初期状態) に移行します。

Slctin 行 - この行は、プリンターがデータを受信する準備ができているかどうかをコンピューターに伝えます (信号レベルが低い場合は準備ができており、信号レベルが高い場合はまだ準備ができていません)。

新しいパラレルポートは、1994 年に初版がリリースされた IEEE 1284 標準に準拠しています。この規格では、次の 5 つの動作モードが定義されています。

互換モード。

テトラッドモード。

バイトモード。

EPP (拡張パラレルポート) モード。

ECP モード (アドバンストモード)。

演習 1 。ターゲットコンピュータの外部インターフェイスを決定します。

タスク2。 プリンターをターゲットコンピューターに接続します。

タスク3。 モニターをターゲットコンピューターに接続する

タスク4。 スキャナをターゲットコンピュータに接続します。

報告書の内容

レポートには次の内容が含まれている必要があります。

役職。

仕事の目標。

課題とその解決策。

作品についての結論。

自制心を養うための質問

どのような種類の外部インターフェイスを知っていますか?

USB インターフェイスと IEEE 1384 (FireWire) インターフェイスを比較して説明します。

パラレルポートとシリアルポートを比較して説明します。

デバイスポートとは何ですか?

ポートの主な種類について説明する

実はここは港なのです。

周辺機器と通信するために、1 つまたは複数の入出力コントローラチップがコンピュータバスに接続されます。

最初に提供されたIBM PC

キーボード接続用の内蔵ポート。
最大 4 個のシリアルポート (COM1 ～ COM4) コミュニケーション)、通常、モデムなど、RS-232 インターフェイスを使用して比較的高速な通信デバイスを接続するために使用されます。次のマザーボードリソースが割り当てられました。

基本I/Oポート：3F0..3FF（COM1）、2F0..2FF（COM2）、3E0..3EF（COM3）、2E0..2EF（COM4） IRQ番号：3（COM2/4）、4（COM1） /3);

最大 3 個 (LPT1 .. LPT3) のパラレルポート ラインプリントターミナル)、通常は IEEE 1284 インターフェイスを使用してプリンターを接続するために使用され、次のマザーボードリソースが割り当てられました。

基本 I/O ポート: 370..37F (MRA を搭載した IBM コンピュータの LPT1 または LPT2 のみ)、270..27F (MCA を搭載した IBM コンピュータの LTP2 または LPT3 のみ)、および 3B0..3BF (MCA を搭載した IBM コンピュータの LPT1 のみ) ) IRQ番号：7(LPT1)、5(LPT2)

当初、COM ポートと LPT ポートはマザーボード上に物理的に存在せず、マザーボード上の ISA 拡張スロットの 1 つに挿入された追加の拡張カードによって実装されていました。

シリアルポートは通常、コンピュータのマウスや外部モデムなど、少量のデータを迅速に転送する必要があるデバイスの接続に使用され、パラレルポートは、大量の転送には時間がかからないプリンタやスキャナに使用されました。致命的。その後、シリアルポートとパラレルポートのサポートが、マザーボードのロジックを実装するチップセットに統合されました。

RS-232 および IEEE 1284 インターフェイスの欠点は、データ転送速度が比較的遅いことであり、デバイス間のデータ転送に対する増大するニーズを満たせません。その結果、古い I/O ポートを置き換えるように設計された、USB および FireWire インターフェイスバスの新しい規格が登場しました。

USB の特別な機能は、多数の USB デバイスが 1 つの USB ポートに接続されている場合、いわゆるハブ (USB ハブ) を接続し、相互に通信することで、接続できる USB デバイスの数を増やします。この USB バストポロジは「スター」と呼ばれ、ルートハブも含まれています。ルートハブは、原則としてコンピュータのマザーボードの「サウスブリッジ」に配置され、すべての子ハブ (この特定の場合は USB デバイス自体) が接続されます。）接続されています。

IEEE 1394 バスは、100、200、400、800、および 1600 Mbit/s の速度でデバイス間のデータ転送を実現し、ハードドライブ、デジタルビデオおよびオーディオデバイス、その他の高速外部コンポーネントで快適な操作を提供するように設計されています。

FireWire は、USB と同様、シリアルバスです。シリアルインターフェイスを選択する理由は、インターフェイスの速度を上げるには動作周波数を上げる必要があるためです。パラレルインターフェイスでは、これによりインターフェイスケーブルの並列コア間の干渉が増加し、その長さの短縮。また、ケーブルとパラレルバスのコネクタが大きい。

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文学

早くて簡単。最新のコンピューターの組み立て、診断、最適化、アップグレード。: 実用的。手当 - M.: ベストブック、2000。 - 352 p。 - ISBN 5-93673-003-4。



基本概念

プロセッサー

国内

ラップトップ

ドライブ

周辺部

ユニバーサル

組み込みシステム

シリアルおよびパラレル I/O ポートの説明の抜粋

ドロンは、彼らは運び屋として馬を持っていると答えた。アルパティクは他の男性の名前を挙げたが、ドロンによれば、それらの馬には馬がいなかった、政府の手押し車の下にいた者、無力だった者、食料不足で死んだ馬を飼っていた者もいたという。ドロン氏によれば、馬車だけでなく馬車にも馬を集めることができなかったという。
アルパティヒはドロンを注意深く見て眉をひそめた。ドロンが模範的な農民の首長であったのと同じように、アルパティヒが 20 年間にわたり王子の領地を管理し、模範的な経営者であったのは当然のことでした。彼は、対応する人々のニーズや本能を直感的に理解する能力に優れており、したがって、優れたマネージャーでした。ドロンを見て、彼はすぐに、ドロンの答えがドロンの考えの表現ではなく、首長がすでに夢中になっていたボグチャロフの世界の全体的な雰囲気の表現であることに気づきました。しかし同時に、利益を得ながらも世界から嫌われているドロンが、主人の陣営と農民の陣営という二つの陣営の間を行き来しなければならないことも知っていた。彼は自分の視線にこのためらいがあることに気づいたので、アルパティクは眉をひそめながらドロンに近づきました。
- ドロヌシュカ、聞いてください！ - 彼は言った。 - 何も言わないで。アンドレイ・ニコライヒ王子閣下自身が私に全国民を送り、敵に留まらないように命令しました。これには王室の命令があります。そして残った者は王への裏切り者だ。聞こえますか？
「聞いています」とドロンは目を上げずに答えた。
アルパティヒはこの答えに満足しなかった。
- おい、ドローン、これはまずいよ！ - アルパティヒは首を振りながら言った。
- 力はあなたのものです！ - ドロンは悲しそうに言いました。
- おい、ドローン、放っておけよ！ - アルパティヒは胸から手を取り出し、厳粛な身ぶりでドロンの足元の床を指しながら繰り返した。「私があなたを通して見えるというわけではありません。私はあなたの3アルシン下すべてのものをまっすぐに見ることができます。」と彼はドロンの足元の床を見つめながら言いました。
ドローンは恥ずかしくなり、アルパティヒをちらりと見て、再び目を下げました。
「あなたはくだらない話を放っておいて、人々にモスクワに向けて家を出る準備をし、明日の朝お姫様たちの列車に向けて荷車を準備するように言いますが、自分自身は集会には行かないでください。」聞こえますか？
ドローンは突然彼の足元に落ちた。
- ヤコフ・アルパティチ、私を解雇してください！私から鍵を取り上げて、キリストのために私を解雇してください。
- 任せてください！ - アルパティヒは厳しく言いました。「あなたのすぐ下に三匹のアルシンが見えます」と彼は繰り返した、ミツバチを追う技術、オート麦の種まきの時期に関する知識、そして二十年間、老王子を喜ばせる方法をずっと前に知っていたという事実が彼を獲得したことを知っていた魔術師としての評判と、人の下に3人のアルシンを見る彼の能力は魔術師のおかげであると考えられています。
ドローンは立ち上がって何か言おうとしたが、アルパティヒが彼の言葉をさえぎった。
- これについてどう思いましたか？え?..どう思いますか？あ？
– 人々に対して何をすべきでしょうか？ - ドロンは言いました。 - 完全に爆発しました。それが私が彼らに言うことです...
「それが私の言いたいことだ」とアルパティヒは言った。 - 彼らはお酒を飲みますか？ – 彼は手短に尋ねた。
「もう興奮しました、ヤコフ・アルパティチ。彼らはまた樽を持ってきました。」
- それで聞いてください。私は警察官のところに行きます、そしてあなたは人々にこれをやめるよう、そしてカートを用意するように伝えます。
「聞いています」とドロンは答えた。
ヤコフ・アルパティチはそれ以上主張しなかった。彼は長い間人々を統治しており、人々を従わせる主な方法は、人々が従わないかもしれないという疑いを示さないことであることを知っていました。ドロンから従順な「私は話を聞きます」という言葉を得たヤコフ・アルパティチはこれに満足したが、疑うだけでなく、軍事チームの助けがなければ荷車は配達されないとほぼ確信していた。
そして実際、夕方になっても荷車は回収されなかった。居酒屋の村では再び会議があり、その会議ではカートを配らずに馬を森に追い込む必要がありました。このことについて王女には何も言わず、アルパティヒは、はげ山から来た人たちに自分の荷物を詰め、王女の馬車用にこれらの馬を準備するように命じ、自ら当局に出向きました。

バツ
父親の葬儀後、マリア王女は部屋に閉じこもり、誰も中に入れなかった。少女がドアのところに来て、アルパティチが出て行けと命令を求めに来たと言いました。（これは、アルパティチがドロンと会話する前のことでした。）マリア王女は横たわっていたソファから立ち上がって、閉まったドア越しに、決してどこにも行かない、一人にしておいてほしいと言いました。
マリア王女が横たわっていた部屋の窓は西を向いていた。彼女は壁に面したソファに横たわって、革製の枕のボタンを指でいじりながら、この枕だけを見て、漠然とした考えが一つのことに集中していました。彼女は死の不可逆性と、自分の精神的な忌まわしいことについて考えていました。彼女はそれを今まで知らなかったが、父親の病気の間にそれが現れた。彼女は、神に立ち返りたいと思いましたが、祈る勇気もありませんでした。彼女の精神状態では、神に立ち返ろうとも思いませんでした。彼女は長い間この姿勢で横たわっていました。

レッスン No.4 ケーブル通信回線

1. はじめに

2. シリアルポートとパラレルポートを介した接続

3. USB および FireWire シリアルバス経由の接続

4. ホームプラグ電力線接続

5.HomePNA接続

6. ネットワークカードによる接続

7. モデム経由の接続

導入

通信チャネルはケーブルを使用する場合もあれば、無線を使用する場合もあります。各通信チャネルには独自の長所と短所があり、それについては以下で説明します。ケーブル接続の一般的な欠点は、ケーブル自体を取り付ける必要があることです。ワイヤレスネットワークの一般的な欠点は、送信される情報のセキュリティが弱く、その結果、情報への不正アクセスの可能性があることです。

米。 1. 最も単純なコンピュータネットワークの通信チャネル

動作モードに基づいて、ケーブル接続とワイヤレス接続は 2 つのグループに分類できます。

1. "ポイントからポイントへ"（英語） このために) - ネットワークは、追加のネットワーク機器 (ネットワークハブ、アクセスポイントなど) を使用せず、直接接続された 2 台のコンピュータのみで構成されます。

2. "インフラストラクチャー"（英語） インフラストラクチャー) - ネットワークは以下を使用して編成されます。

TFUPD レッスン No.4.有線通信回線

特殊なネットワーク機器 (ネットワークハブ、アクセスポイントなど)。図 1 で分類されている接続のほとんどは「インフラストラクチャ」です

ポイントツーポイントモードで接続を形成することもできます。

シリアルポートとパラレルポートを介した接続

最近まで、2 台のコンピュータをポイントツーポイントモードでコンピュータネットワークに接続するには、シリアルポートとパラレルポートを介して接続するのが最も一般的な方法でした。

このような接続には、ヌルモデムケーブルが使用されます。データを転送するには、両方のコンピュータで特別なソフトウェアを実行する必要があります。

例。通常、OSDOS に使用されます ノートンコマンダー。 Windows OS用

一部の OSプログラム 直接ケーブル接続 （英語） ダイレクトケーブル

接続、DCC）。

最新のオペレーティングシステムでは、このような接続は本格的なネットワークセグメントのように見えます。シリアルポートのデータ転送速度は 115 Kbps に制限され、パラレルポートは 1200 Kbps に制限されます。

例。パラレルポート経由で 600 KB のデータを転送するのに必要な最小時間を計算します。

解決：

なぜなら 1 バイトには 8 ビットが含まれるため、600 * 8 = を送信する必要があります。 4800 キロビットのデータ。なぜならパラレルポートの最大データ転送速度は次のとおりです。 1200 Kbit/s、最小送信時間は次のとおりです。 T分=4800 /1200 = 4 秒。 答え：

T 分 = 4 秒。

利点シリアルおよびパラレルポート経由の接続は低コストで、ケーブル長は比較的長く、 不利益- データ転送速度が遅い。

USB および FireWire シリアルバス接続

データバス USB （英語） ユニバーサル・シリアル・バス - ユニバーサルシリアルバス) および IEEE1394 としても知られている火線（英語） 火線）、 周辺機器と連動するように設計されており、コンピュータネットワークを構成するためにも使用されます。

USBの場合、接続ケーブルの最大長は5mです。最大データ転送速度：

USB 1.0規格の場合 - 1.5 Mbit/s;

USB 1.1規格の場合 - 12 Mbit/s;

USB 2.0規格の場合 - 480 Mbit/s。

FireWire を使用する場合、最大ケーブル長は 4.5 m です。最大データ転送速度は次のとおりです。

IEEE 1394a 標準の場合 - 400 Mbit/秒。

IEEE 1394b 標準の場合 - 800 Mbit/s。

どちらのバスも同様のネットワーク構造を使用します。つまり、バス固有のトランスポートプロトコルが使用され、その上で通常のアプリケーションネットワークプロトコルが動作します。したがって、FireWire または USB ベースのネットワークに加えて、イーサネットネットワークに接続されているコンピュータは、物理的に異なるセグメント間のゲートウェイとして構成する必要があります。セグメントを延長するには、ハードウェアリピーターまたは特別な光ケーブルを使用して、最大 100 メートル。

尊厳 FireWire と USB に基づく接続により、より大きなチャネル容量が提供されます。 不利益- 接続の長さが短い。

TFUPD レッスン No.4.有線通信回線

ホームプラグ電力線接続

テクノロジー ホームプラグ電力線 （英語） 家庭内の配線接続) を使用すると、既存の電気配線を通信チャネルとして使用してコンピュータを接続できます。この技術は、新しいケーブルを敷設したり、無線ネットワークを使用したりすることが不可能または非実用的である場合に使用されます。

電力線はデータ伝送に長い間使用されてきました。低速技術 PLC （英語） 電力線通信 - 電力線伝送）は、電力システムや鉄道でのデータ伝送に使用されていました。

高速テクノロジーを作成する際には、次のような多くの問題を解決する必要がありました。

1. 許容可能なレベルのノイズ耐性を達成する。

2. プロトコルを通信パラメータ（信号の減衰、周波数および位相の歪みなど）に適応させます。

3. 電力網内で確立された電界強度基準に合わせてデータ送信範囲を拡大します。

4. 電力網を介したデータ送信やアマチュア無線サービスに使用される周波数範囲 1.6 ～ 30 MHz のデバイスの電磁両立性を確保します。

2000年非営利団体 HomePlug Powerline Alliance が団結

当時、13 社がテクノロジーを基礎としてこの規格の開発を開始しました。 パワーパケット . 2001 年に、HomePlug Powerline Alliance がこの仕様を導入しました。 ホームプラグ 1.0 , 電力網を介した高速データ伝送を組織化するための技術とプロトコルについて説明します。この規格では、メソッドの使用が規定されています。 OFDM （英語） 直交周波数分割多重化 -

直交周波数分割多重化）。チャネルは、4.3 ～ 20.9 MHz の範囲の 84 の帯域に周波数分割されます。変調に使用されます 相対直角位相変調 シフト（英語）

DQPSK). メディアアクセスプロトコルは、 キャリアセンシングと衝突回避によるマルチアクセス （英語） CSMA/CA）。

接続のノイズ耐性は、各搬送周波数での信号対ノイズ比を監視し、「ノイズの多い」チャネルを排除することによって確保されます。仕様に基づく最大伝動速度 ホームプラグ1.0 そして後で ホームプラグ 1.0.1 は 14 Mbit/s、2 つのデバイス間の最大セグメント長は 300 m です。

開発版では ホームプラグAV データ転送速度は 100 Mbit/s に増加し、高解像度テレビ信号の送信に使用できる可能性が広がります。 HDTV そして VoIP .

例.HomePlug アダプタは、USB 接続インターフェイス (EDIMAX HP-1001 など) または RJ-45 コネクタ (10Base-T/100Base-TX ネットワークプロトコル経由で動作する EDIMAX HP-1002 など) で使用できます。

HomePlug アダプターは単相電線に接続されています。それ以外の場合は、特別なスイッチを使用する必要があります。結果として得られるネットワークは「バス」トポロジになります。送信されたデータはすべてのアダプターに到着しますが、そのデータが受信されるのは、そのデータが宛先となったアダプターのみです。 HomePlug ネットワークのパフォーマンスとデータ転送速度は、電力サージ (暖房器具、冷蔵庫、洗濯機などのオン/オフ) とは実質的に関係ありません。

尊厳テクノロジー：新しいワイヤは不要で、設置された電気配線の領域での可動性。欠陥このテクノロジー - 不正アクセスの可能性。

TFUPD レッスン No.4.有線通信回線

このポートは、(パラレルポートとは異なり) 情報が一度に 1 ビットずつ、1 ビットずつ順番に送信されるため、「シリアル」と呼ばれます。一部のコンピュータインターフェイス (イーサネット、FireWire、USB など) も情報交換にシリアル方式を使用しているにもかかわらず、「シリアルポート」という名前は RS-232 標準ポートに割り当てられています。

目的

パーソナルコンピュータのシリアルポートとして最も一般的に使用されている規格は RS-232C です。以前はシリアルポートは端末の接続に使用されていましたが、その後はモデムまたはマウスに使用されました。現在では、組み込みコンピューティングシステム、衛星受信機、レジ、プログラマー、セキュリティシステム用の機器、その他多くのデバイスの開発用のハードウェアとの接続や通信に使用されています。

COM ポートを使用すると、いわゆる「ヌルモデムケーブル」を使用して 2 台のコンピュータを接続できます (下記を参照)。 MS-DOS の時代から、あるコンピュータから別のコンピュータにファイルを転送するために、UNIX では別のコンピュータへのターミナルアクセスに、そして Windows (最新のものでも) ではカーネルレベルのデバッガとして使用されてきました。

この技術の利点は、装置が極めてシンプルであることです。欠点は、コネクタの速度が遅く、サイズが大きいことに加え、OS とドライバーの応答時間に対する要件が高く、割り込みの数が多い (ハードウェアキューの半分に 1 つ、つまり 8 バイト) ことです。

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コネクタ

大手メーカー (インテルなど) のマザーボードや既製システム (IBM、ヒューレット・パッカード、富士通シーメンスコンピューターなど) では、シリアルポートは COM または RS-232 と指定されています。

DE-9タイプCOMポートコネクタオプション

1969 年に標準化された最も一般的に使用される D 型コネクタは、9 ピンと 25 ピン (それぞれ DB-9 と DB-25) です。以前は、DA-31 および丸型 8 ピン DIN-8 も使用されていました。通常バージョンのポートの最大伝送速度は 115,200 ボーです。

装置

コネクタには次の接点があります。

DTR (Data Terminal Ready - データを受信する準備ができている) - コンピューターで出力、モデムで入力。コンピュータがモデムを使用できる状態であることを示します。この回線をリセットすると、モデムはハングアップを含め、ほぼ完全に元の状態に再起動されます (一部の制御レジスタはこのようなリセット後も残ります)。 UNIX では、すべてのアプリケーションがシリアルポートドライバ上のファイルを閉じたときにこの問題が発生します。マウスはこのワイヤーを使用して電力を受け取ります。

DSR (Data Set Ready - データ転送の準備完了) - コンピューターで入力、モデムで出力。モデムの準備が完了していることを示します。この行がゼロの場合、一部のオペレーティングシステムではポートをファイルとして開くことができなくなります。

RxD (データ受信) - コンピューターで入力、モデムで出力。コンピューターに入力されるデータのストリーム。

TxD (データ送信) - コンピューターで出力、モデムで入力。コンピューターから送られるデータのストリーム。

CTS (Clear to Send - 送信準備完了) - コンピュータで入力、モデムで出力。コンピュータは、このワイヤが 1 に設定されるまでデータ送信を一時停止する必要があります。モデムのオーバーフローを防ぐためにハードウェアフロー制御プロトコルで使用されます。

RTS (Request to Send - 送信要求) - コンピューター上で出力、モデム上で入力。モデムは、このワイヤが 1 に設定されるまでデータ送信を一時停止する必要があります。ハードウェアとドライバーのオーバーフローを防ぐために、ハードウェアフロー制御プロトコルで使用されます。

DCD (Carrier Detect - キャリアの存在) - コンピューターに入力、モデムに出力。相手側のモデムとの接続を確立した後、モデムによって 1 に設定され、接続が切断されると 0 にリセットされます。このようなイベントが発生すると、コンピュータのハードウェアが割り込みを発行する場合があります。

RI (Ring Indicator - 呼び出し信号) - コンピューターの入力、モデムの出力。電話の呼び出し信号を検出した後、モデムによって 1 に設定されます。このようなイベントが発生すると、コンピュータのハードウェアが割り込みを発行する場合があります。

SG (Signal Ground) - ポートの共通信号線、 共有地ではありません、原則として、コンピュータケースまたはモデムから隔離されています。

ヌルモデムケーブルは、TXD/RXD と RTS/CTS の 2 つの交差ペアを使用します。

当初、IBM PC および IBM PC/XT では、ポート機器は National Semiconductor の UART 8250 チップ上に構築されていましたが、その後チップは 16450 に置き換えられ、ソフトウェアは以前のものと互換性がありましたが、1 あたり最大 115,200 ビットの速度が可能になりました。次に、割り込みコントローラの負荷を軽減するための双方向 FIFO データバッファを備えた 16550 チップが登場しました。現在、他の多くのデバイスとともにマザーボード上の SuperIO チップに組み込まれています。

プログラムによるCOMポートへのアクセス

UNIX

Unix オペレーティングシステム (Linux) の COM ポートは、キャラクタデバイスファイルです。通常、これらのファイルは次のディレクトリにあります。 /devそして呼ばれます

ttyS0, ttyS1, ttyS2 Linux 上など
ttyd0, ttyd1, ttyd2など（または てつ0, ttyu1, ttyu2バージョン 8.0 以降) FreeBSD では
って, ティブ, ttyc Solaris など
ttyf1, ttyf2, ttyf3 IRIXなど
tty1p0, tty2p0, tty3p0 HP-UX など
tty01, tty02, tty03 Digital Unix など
サー1, サー2, サー3 QNX など

プログラムで COM ポートにアクセスするには、対応するファイルを読み取り/書き込み用に開き、特殊関数 tcgetattr (現在の設定を確認するため) および tcsetattr (新しい設定を設定するため) を呼び出す必要があります。特定のパラメーターを使用して ioctl 呼び出しを行う必要がある場合もあります。この後、ファイルへの書き込み時にはポートを介してデータが送信され、読み取り時にはすでに受信したデータが COM ポートのバッファから受信されます。

「ttyxx」という名前のデバイスはサーバーデバイスとして使用されます。つまり、このデバイスを開くアプリケーションは通常、モデムからの着信を待機します。古典的なデフォルトのアプリケーションは getty で、着信をリッスンし、構成ファイルに従って COM ポートを構成し、「login:」を出力し、ユーザー名を受け入れ、標準入出力を使用してコマンド「loginUserName」を子として実行します。 COM ポートにリダイレクトされます。次に、このコマンドはパスワードを要求してチェックし、成功した場合は、/etc/passwd ファイルで指定されているデフォルトのユーザーシェルを (子としてではなく、同じプロセスで execve を呼び出すことによってそれ自身の代わりに) 起動します。

このテクノロジーは歴史的には 1970 年代に誕生し、PDP-11 (ソ連ではこのシリーズは SM EVM と呼ばれていました) や VAX などのコンピューターが UNIX OS で使用され、多くのユーザーの作業のために多くの端末を接続できるようになりました。端末、つまりユーザーインターフェイス全体はシリアルポート経由で接続されており、端末の代わりにモデムを接続し、電話でコンピュータにダイヤルする機能がありました。これまで、UNIX 系 OS にはターミナルスタックがあり、通常は 3 つのターミナル実装 - シリアルポート、テキストモード画面 + キーボードコンソール、および制御アプリケーション (これ) の開いているファイルの 1 つへの「ループバック」がありました。 telnetd、sshd、xterm の実装方法です)。

外部に電話をかけるためのシリアルポートクライアントデバイスは、多くの UNIX (すべてではありません) で cuaxx と呼ばれます。

UNIX のシリアルポートは端末スタックを介してのみアクセスできるため、カーネルレベルで編集をサポートし、プロセスおよびグループの制御端末にすることができます (モデムからの接続が失われたときに SIGHUP を送信し、Ctrl-C を押したときに SIGINT を送信します)。矢印キーなどを使用して、最後に入力した行を移動します。デバイスをバイトストリームの「パイプ」に変えるためにこの機能を無効にするには、ioctl 呼び出しが必要です。

ウィンドウズ

Win32 のシリアルポートはファイルのように扱われます。 CreateFile 関数はポートを開くために使用されます。ポートは多数存在する可能性があるため、対応するデバイスドライバーが検出された順序で COM1、COM2 などとして指定されます。最初の 9 ポートは、データ転送用の名前付きチャネルとしても使用できます (「COM1」、「COM2」、... という名前で使用可能)。このアクセス方法は廃止されたものとみなされます。すべてのポートにファイルとしてアクセスすることをお勧めします (名前「\\.\COM1」、「\\.\COM2」、...「\\.\COMx」)。

パラレルポートとは何ですか? パラレルおよびシリアルインターフェイス。

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文学

シリアルおよびパラレル I/O ポートの説明の抜粋

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