PB Vyšší odborná škola a Střední škola managementu, s.r.o. Absolventská práce Martin Hobzík

Transkript

1 PB Vyšší odborná škola a Střední škola managementu, s.r.o. Absolventská práce 2005 Martin Hobzík

2 PB Vyšší odborná škola a Střední škola managementu, s.r.o. Nad Rokoskou 111/7, Praha 8 Obor: Aplikace výpočetní techniky Název absolventské práce: Komunikační rozhraní počítače Školní rok: 2004/2005 Vypracoval: Martin Hobzík Vedoucí absolventské práce: Milan Randák

3 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem absolventskou práci na téma Komunikační rozhraní počítače vypracoval samostatně. Použitou literaturu a podkladové materiály uvádím v přiloženém seznamu literatury. V Praze dne

4 Poděkování Rád bych touto cestou poděkoval všem, kteří mi pomohli dobrou radou, věcnou připomínkou i kritikou k napsání této absolventské práce. Obzvláště rád bych poděkoval svému vedoucímu práce panu profesorovi Milanovi Randákovi za jeho vstřícný a aktivní přístup při psaní mé práce

5 OBSAH Úvod Kabelová komunikační rozhraní Metalická Propojení PC PC, PC periférie USB (Universal Serial Bus) ilink (IEEE1394, FireWire) Sériový port Paralelní port SCSI (Small Computer Systém interface) RJ xx RJ RJ BNC Grafická rozhraní VGA DVI S-video Kompozitní video Audio rozhraní Audio in Audio out MIC Ostatní PS/ DIN MIDI a Gameport Optická S/PDIF Fibre Channel Bezdrátová komunikační rozhraní WI-FI Bluetooth IRDa

6 3 Praktická ukázka portů počítače Popis komunikace přes sériový port a názorná ukázka Resume Závěr Seznam použité literatury: Seznam vyobrazení a tabulek

7 Úvod Většina z nás dnes a denně používá počítače. Z větší části je to z pracovních důvodů, zbytek je z řad normálních a běžných uživatelů, kteří používají svůj počítač hlavně pro různé druhy zábavy. Z toho jasně vyplývá, že každý, kdo užívá svůj nebo pracovní počítač, používá i zařízení k němu připojovaná. Není mým úmyslem vyjmenovávat tato zařízení, ale seznámit vás se způsoby propojení, díky kterým s nimi počítač komunikuje. Pomocí této symbiózy každý z nás může pohodlně využívat svůj počítač a všechna zařízení k němu připojená. Velké procento lidí prostě počítač užívá. Nezamýšlí se nad tím jak vlastně periferie s počítačem komunikují a jaké vývody se nacházejí na počítači, který mají pod stolem. Nezajímá je, že právě tyto vývody se nazývají komunikační rozhraní a zajišťují ten leckdy bezproblémový chod jejich stroje. V tomto bodě jsme se dostali k názvu Komunikační rozhraní počítače. A právě tato tři slova jsou předmětem této absolventské práce. Mým úkolem v tomto poznávání je seznámit vás s tím, co to vlastně taková komunikační rozhraní jsou. Abych blížeji specifikoval obsah práce, musím už v jejím úvodu provést jednoduché rozdělení komunikačních rozhraní. V nejzákladnějším pohledu jsou dva způsoby komunikace počítače s perifériemi. Pomocí kabelů různých druhů a vlastností, které se dělí na metalické a optické, a komunikace pomocí bezdrátových technologií. V práci se více zaměřím na metalická a optická komunikační rozhraní. O druhé formě komunikace pomocí bezdrátových technologií se pouze zmíním tím, že je vyjmenuji a stručně popíši. U každého z rozhraní jsem se zaměřil na podrobné rozdělení, specifikace, technické údaje a využití. Informace jsou prokládány obrázky těchto rozhraní, konektory a tabulkami popisující napojení konektorů. Jako materiál k této technicky zaměřené práci mi posloužily odborné publikace o hardwaru, všeznalý internet a více než odborné znalosti mého okolí. Cílem této práce je čtenáře poučit o rozhraních na počítačích tak, aby až usednou ke svým strojům, měli představu jakým způsobem a pomocí jakých konektorů počítač komunikuje se svým okolím

8 1 Kabelová komunikační rozhraní Tento typ rozhraní umožňuje komunikovat počítači s perifériemi pomocí mnoha druhů kabelů. V dalších kapitolách podrobněji popíši konektory, které se u nich používají. Kabelová rozhraní se dělí na: Metalická Optická 1.1 Metalická Toto jsou rozhraní, u kterých se ke komunikaci používají kabely na bázi kovu. Mám na mysli kabely, které se skládají z různých druhů dalších menších kabelů o různém množství a kvalitě stínění. Každý kabel je samozřejmě zakončen některým z možných druhů konektorů, které jsou předmětem této práce Propojení PC PC, PC periférie Tento druh propojení se dá využít jak k připojení více počítačů za účelem sdílení dat nebo připojení do sítě, tak i k připojení dalších zařízení k počítači. Možností jak připojit síť nebo periférie k počítači je mnoho. Některé se využívají méně a některé více. V následujícím přehledu uvidíte druhy těchto možností a následně si je blíže specifikujeme a popíšeme. USB. I.Link (IEEE 1394, Firewire). Sériový port. Paralelní port. R11 modem. R45 síť. BNC síť. SCSI USB (Universal Serial Bus) Sběrnice USB vznikla v roce 1995 v konsorciu významných firem, např. Compaq, Intel, Lucent, Microsoft, Philips a NEC a začala se objevovat v roce Postupně bylo vytvořeno - 8 -

9 několik variant, od 1.0 a 1.1 až k dnešní podobě 2.0. V současnosti prožívá boom právě díky USB 2.0 specifikaci. Tyto varianty se v zásadě liší pouze v rychlosti (datové propustnosti) této sběrnice. Důvodem, proč tato sběrnice vznikla, byla potřeba snadno použitelné, lehce konfigurovatelné a snadno připojitelné sběrnice pro připojení zařízení různých typů. Původně bylo USB rozhraní navrženo pro připojování pomalejších periferií jako je klávesnice, myš a tiskárna. Postupně se rychlost zvyšovala a připojovala se rychlejší zařízení a s příchodem USB 2.0 a vysoké rychlosti přenosu se ukázalo, že se hodí i pro připojování rychlejších zařízení (disky, optické mechaniky, atd.). Nejmladší USB 2.0 je vhodná i pro rychlé multimediální aplikace a je tak přímou konkurencí pro I-Link.. Rozdíly mezi jednotlivými verzemi nejsou nijak podstatné, všechna zařízení vyšších verzí jsou zpětně kompatibilní. Běžná verze USB ( 1.0, popř. 1.1 ) podporuje přenosy max. rychlostí 12 Mbit/s, což představuje rychlost srovnatelnou s paralelním portem. Podstatný rozdíl mezi verzemi 1.x a 2.0 je v maximální rychlosti přenosu dat. 2.0 je 40-krát rychlejší než 1.1 a 320-krát rychlejší než 1.0. USB 1.0 rychlost 1,5 Mbit/s. USB 1.1 rychlost 12 Mbit/s. USB 2.0 rychlolst 480 Mbit/s. K USB portu lze připojit až 127 zařízení, je však nutné si uvědomit, že všechna tato zařízení sdílejí rychlost sběrnice. Výsledná rychlost každého zařízení se tím pádem snižuje s množstvím použitých zařízení. Sběrnice podporuje připojování a odpojování zařízení za běhu systému, včetně zavedení příslušných ovladačů operačním systémem. Ten použije obecný ovladač podle typu zařízení nebo ovladač dodávaný výrobcem. O jaké jde zařízení, pozná systém podle jednoznačné dvojice identifikátorů VID (Vendor ID) a PID (Product ID). Základní vlastnosti USB: Plug and Play (automatická detekce a konfigurace). Hot Swap (možnost připojení a odpojení za chodu). datový tok musí řídit procesor. univerzální použití. široké nasazení (náhrada sériového a paralelního portu)

10 Obr. č. 1: topologie zapojení zařízení pomocí USB Síť tvořená USB zařízeními je hvězdicovitá s jedním centrálním přípojným bodem hostitelem (PC), který je ovládán kontrolérem (obr. č. 1). Kontrolér je realizován nejčastěji na základní desce počítače, nebo je možno ho implementovat i na PCI kartě a zpřístupnit tak funkce USB i pro starší počítače. Ostatní zařízení jsou propojována pomocí takzvaných Hubů. USB nabízí obousměrnou komunikaci mezi PC A PC nebo PC a periferií. Kořenový hub může být umístěn buď přímo na desce nebo externě. Propojení lze řetězit až do sedmé úrovně nebo do 127 portů. Unikátní vlastnost USB je, že zařízení může mít integrovaný hub přímo v sobě (například USB klávesnice tak může mít další USB port pro USB myš). Každé zařízení komunikuje s hostitelským portem, jako by mělo vyhrazené spojení. Host zajišťuje v první fázi domluvu s právě připojovaným zařízením a poté vlastní komunikaci. Na každé sběrnici smí existovat jen jeden hostitel. K hostiteli můžeme připojit buď konečné zařízení nebo huby (zařízení s jedním vstupem a mnoha výstupy). Huby slouží jako rozdělovače a opakovače vstupního signálu a řídí spotřebu na ně připojovaných zařízení. Přes všechna zřetězení se huby chovají pro software transparentně a každé zařízení může být samostatně adresováno. Technické specifikace Kabely propojující hub s periferií nebo huby navzájem mohou být maximálně 5 metrů dlouhé. Pro prodloužení této vzdálenosti je možno použít hub. Tím se prodlouží vzdálenost standardně o dalších 5m nebo v případě speciálního hubu i dále (např. 100m). V tomto případě se využívá jiného média než standardního USB kabelu, přenos se provádí přes UTP kabel Cat

11 USB sběrnice má vlastní napájení, pro nízkopříkonové periferie to znamená, že se mohou z této sběrnice přímo napájet. Nevýhodou jsou ještě občas omezení OS, nicméně v modernějších systémech Windows 98 / ME / 2000 / XP je tato podpora obvykle bez problémů. U windows 98/ME je nutno instalovat ovladače pro daná zařízení. USB rozhraní (porty) jsou na počítači obvykle označeny následujícím symbolem (obr. č. 2): Obr. č. 2: symbol pro označení USB USB používá dva druhy standardních konektorů: porty na počítači a na hubu používají zásuvku Typu A. Stejně tak všechny kabely připojené pevně k zařízení (do periferií) mají konektor Typu A (obr. č. 3). zařízení využívající separátní (odpojitelný) USB kabel využívají pro toto spojení konektor Typu B (obr. č. 3). Obr. č. 3: konektory USB + detaily V USB zařízeních se setkáme se dvěma druhy kabelů: série A jsou používány pro rychlé (12Mbps a více) periferie, délka tohoto kabelu může být maximálně 5m. Používá se STP kabel (stíněný)

12 série B jsou limitovány délkou 3m a jsou používány pro připojení pomalých periferií (1,5Mbps), jako je např. klávesnice. Tento UTP (nestíněný) kabel je často nedílnou součástí periferie. Oba využívají dva páry vodičů (jeden pár pro data, druhý pro napájení). Tab. č. 1: popis USB konektoru PIN Označení Barva Použití 1 VBUS červená napájení +5V 2 D- bílá Data - 3 D+ zelená Data + 4 GND černá napájení - GND (zem) Výkon sběrnice má definovány rychlostní úrovně s následujícím označením: Low Speed = 1,5 Mbit/s. Full Speed = 12 Mbit/s. High Speed = 480 Mbit/s (podporováno pouze pro USB 2.0). Jak již bylo zmíněno, USB systém má tu speciální vlastnost, že může přímo napájet připojenou periferii nebo hub. Z hlediska napájení může nastat několik případů.usb zařízení jsou zařazována do kategorií podle odběru: Low Bus Power (nízkopříkonová zařízení) - napájení ze sběrnice, odběr max 100 ma. High Bus Power (vysokopříkonová zařízení) - napájení ze sběrnice, odběr max 500 ma. Self-Powered (samostaně napájená zařízení) - napájení z externího zdroje, odběr z host. zařízení max 1 ma Periferie mohou být tedy napájeny přímo z USB sběrnice, pokud jejich odběr nepřekročí 100mA, resp. 500mA. Napájecí napětí na USB je 5V (4,75 V až 5,25 V), toto napětí dodává vždy hub dále do periferie. Hub napájený z externího zdroje (Self-Powered) musí být schopen dodávat 500 ma do každého portu. Komunikace Komunikace po sběrnici je rozdělena do transakcí podobně jako v počítačové síti. Celá je řízena hostitelem, který zahajuje jak čtení ze zařízení, tak zápis do zařízení. Zařízení nemá právo svévolně vysílat data bez vyzvání

13 Tab. č. 2: popis obecné USB transakce token paket oznamuje začátek transakce a její typ datový paket volitelný, nemusí být přítomen handshake paket především potvrzení transakce nebo její odmítnutí token paket typ: in - určuje čtení dat. Out - určuje zápis dat. Setup - začínají kontrolní transakce. datový paket - data různého druhu: data0. data1 verze 2.0 navíc data2 a mdata. handshake paket typ: ack - potvrzuje přijatou transakci, nak - oznamuje hostiteli, že zařízení není momentálně schopno přijímat a odesílat data. Deskriptory Každé USB zařízení má přidělenou jednoznačnou identifikaci. Pro správnou komunikaci musí ale hostiteli poskytovat i další informace, např. podporovaou přenosovou rychlost, kategorie napájení a další. Všechny potřebné údaje jsou uspořádány do hierarchické struktury z důvodů, které jsou ozřejměny dále. Vše nejlépe popíše následující obrázek (obr. č. 4). Obr. č. 4: deskriptory - informace pro USB komunikaci

14 Popis jednotlivých hladin: deskriptor zařízení - je pouze jeden, obsahuje informace o podporované rychlosti, dvojici VID/PID a počet konfigurací zařízení. deskriptory konfigurace - každé zařízení může mít více konfigurací: např. pokud je připojeno jen k napájení sběrnice, komunikuje na high-speed, pokud je připojeno k externímu zdroji, zapne rychlost full. Aktivní může být jen jediná z nich. Deskriptory obsahují např. spotřebu, typ napájení a počet rozhraní. deskriptor rozhraní - každá konfigurace může mít několik současně zapnutých rozhraní. Představte si např. multifunkční přístroj kombinující fax, tiskárnu a scanner. deskriptor koncového bodu koncový bod, vedení proud, zpráva. Závěrem této kapitoly lze říci, že USB má velkou budoucnost v nahrazení jiných méně užívaných rozhraní. Je jednoduché a velice snadno použitelné ilink (IEEE1394, FireWire) Toto komunikační rozhraní má více názvů. Záleží na tom, která společnost se podílela na vývoji a pod jakým jménem ho patentovala. V důsledku není mezi těmito jmény podstatný rozdíl. Budu ho tedy nazývat FireWire Původně byla tato sběrnice vyvinuta pro přenosy obsáhlých dat pro audio a video. Postupně se zjistilo, že je vhodná, dostatečně rychlá a dostatečně propustná i pro použití k jiným účelům přenosům jiných dat než jen audio a video a k připojování dalších periferií. Dalo by se říci, že zdárně konkuruje výše zmiňovanému rozhraní USB. FireWire nemusí mít jako hostitele pouze počítač, jako je tomu u USB. Pomocí FireWire lze připojit i digitální videopřehrávač s digitální televizí. Jeho použití je tak ještě více rozšířené než USB. Prvotně je to patent firmy Apple z roku 1995 a vzhledem k výhodám, které rozhraní FireWire nabízí, jej 12. prosince 1995 přijalo IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) jako standard IEEE

15 Obchodní názvy tohoto rozhraní: FireWire společnost Apple ilink společnost Sony SB 1394 společnost Creative Labs Nejčastěji o tomto rozhraní slyšíme v souvislosti s nástupem digitálního videa (obr. č. 6) nabízí dostatečné prostředky pro přenos a zpracování videodat jak mezi klasickými koncovými zařízeními (kamera, videopřehrávač, monitor) navzájem, tak i mezi nimi a počítačem (kde můžeme prakticky bez omezení tato data nadále zpracovávat) (obr. č. 5). Je to vysoce výkonná sériová sběrnice. Jedná se o univerzální systém umožňující jak asynchronní, tak i isochronní přenos. Asynchronní je používána např. pro přenos dat na disk a zaručuje kvalitní chybovou kontrolu pro zajištění integrity dat. Protože případné chyby v přenosu tento přenos zpomalují, je asynchronní komunikace nevhodná pro časově kritické aplikace, jako je např. on-line video přenos. Isochronní přenos garantuje stabilní přenosovou rychlost ale neprovádí kontrolu chyb. Síť může přenášet asynchronní pakety (odpovídající paketům na běžných sítích typu Ethernet), nebo isochronní data, tj. datový stream se zaručenou přenosovou rychlostí, generovaný jedním zařízením a čtený synchronně libovolným množstvím dalších zařízení (tj. odesílá-li např. videokamera z minulého obrázku nasnímaná data jako isochronní stream, můžeme je zároveň nahrávat na přehrávači, zobrazovat na monitoru i ukládat na pevný disk v počítači). Díky konstantní přenosové rychlosti přitom ani na straně odesílajícího ani na straně příjemců nepotřebujeme prakticky žádné buffery; isochronní přenos je tedy nejen efektivní, ale také - z hlediska koncových zařízení - velmi levný (díky tomu, že rozhraní je sériové, zůstává levný i kabel). Aplikace samozřejmě mohou využívat asynchronní i isochronní komunikace podle potřeby. Předpokládá se ale, že asynchronní komunikace bude sloužit převážně pro předávání příkazů mezi zařízeními, zatímco isochronní obvykle zabezpečí přenos vlastních dat

16 Obr. č. 5: možnosti propojení zařízení na bázi FireWire Obr. č. 6: struktura FireWire sitě pro střih videa

17 Od začátku vývoje tohoto rozhraní vzniklo několik verzí týkajících se hlavně rychlosti propustnosti dat: IEEE 1394 Norma z roku 1995 Přenosová rychlost 50 Mb/s IEEE 1394a Norma z roku 1999 Přenosová rychlost 100, 200 a 400 Mb/s IEEE 1394b Přenosová rychlost 800 Mb/s a 3,2Gb/s Specifikace IEEE1394 nabízí možnost podpory i pro to, aby se data mezi různými uzly předávala různě rychle, podle skutečné potřeby konkrétní sítě. Jinak je síť tak pomalá jako její nejpomalejší zařízení. Struktura sítě Norma IEEE1394 definuje tři nejnižší úrovně síťového modelu ISO/OSI: transakční - nejvyšší, na této úrovni je zabezpečeno předávání asynchronních paketů. linkovou - zabezpečuje předávání datagramů a řízení isochronního přenosu. fyzickou -definuje mechanismy zabezpečující inicializaci sběrnice, její synchronizaci (tj. zabezpečení toho, aby v jednom okamžiku vysílal data pouze jediný uzel) a konečně i definice fyzického provedení kabelů. Specifikace EEE 1394 definuje dva druhy zakončení kabelů: 6-pinový konektor (10 x 5 mm) obsahuje napájení a zemnění a umožní FireWire periferiím napájení ze sběrnice (obr. č. 7). 4-pinový konektor (5 x 3 mm) bez možnosti napájení, je však pro svoje malé rozměry používán v řadě přístrojů (obr. č. 7). Obr. č. 7: konektory IEEE

18 Konektory samy jsou odvozeny od konektorů hrací konzole Nintendo GameBoy Videokamery jsou obvykle osazeny menšími konektory, které na rozdíl od standardních konektorů IEEE1394 neobsahují napájení. Tyto menší konektory jsou popsány v dodatečném standardu IEEE a chceme-li zařízení, které je jimi vybaveno, propojit se sítí IEEE1394, potřebujeme kabelovou redukci). Napájení ze sběrnice je možné až do příkonu 60W. Využívá se jak pro vlastní provoz zařízení, tak třeba i pro nabíjení jeho akumulátorů. Maximální délka kabelu pro vysokorychlostní přenosy je 4,5m. Pro nižší rychlosti je však možno použít kabelu až do délky 14m. Zařízení se mohou řetězit nebo je možné pro dosažení delších vzdáleností použít repeatery. Kabel obsahuje dva nezávisle stíněné páry kroucených vodičů pro vysílání a příjem signálu. V případě 6-pinových konektorů (obr. č. 8) obsahuje kabel i dvojici vodičů pro napájení. Obr. č. 8: podrobný popis 6-pinového konektoru IEEE 1394 Napájení je stejnosměrné a může být v rozsahu od 8 do 30V. Celý kabel je potom v dalším stínění. Napájení je důležité z několika důvodů: předně- linkové obvody mohou být napájeny i v případě, že je zařízení jako celek odpojeno od sítě, díky tomu síť IEEE1394 pracuje korektně i v případě, že jsou zapojena jen některá z jejích zařízení. Jednoduchá zařízení s nevelkou spotřebou proudu (typicky např. kamery nebo mikrofony) mohou být napájeny přímo z kabelu a nepotřebují tedy samostatný síťový přívod nebo baterie - to dále zjednodušuje zapojení sítě. Specifikace IEEE 1394b definuje tři další druhy kabelů: UTP-5. POF (Plastic Optical Fibre). 50 microm. Multi-mode Glass Fibre (GOF - Glass Optical Fibre). Použitá kabeláž závisí na požadavku aplikace, ceně a očekávaném rozšíření v budoucnu. UTP-5 a POF jsou nejlevnější, podporují však nižší šířku pásma (nižší rychlost). GOF podporuje

19 výrazně rychlejší přenosy, ale je dražší a instalace je náročnější. Pro UTP-5 stačí standardní 4- párový kabel s konektory RJ-45. Pouze 2 páry budou využity pro 1394b. Pro POF a GOF by se měla používat zdvojená optická kabeláž s PN konektory pro POF a LC konektory pro GOF. Tab. č. 3: vlastnosti kabeláže FireWire Médium Měděný vodič UTP-5 POF GOF Vzdálenost 4,5 m 100 m 100 m 100 m Maximální rychlost Mbit/s 100 Mbit/s 400 Mbit/s 3200 Mbit/s K jediné kartě s rozhraním FireWire lze připojit až 63 uzlů sběrnice (zařízení) pomocí speciálních zařízení a tzv. mostů. Tohoto můžeme dosáhnout v jednom řetězci nebo větvením. Ke každému uzlu lze připojit maximálně 16 zařízení. Pokud nám ani toto množství nebude stačit, standard tohoto rozhraní umožňuje propojení až sběrnic pomocí mostů. To znamená, že počet připojených uzlů stoupne na Tato zařízení samozřejmě sdílejí komunikační linku a s množstvím se tato rychlost snižuje. K identifikaci používá šestnáctibitové adresování, kdy adresa je přidělována dynamicky buď při startu sběrnice nebo při připojení nového uzlu. Na strukturu sítě jsou kladeny i některé požadavky - maximální vzdálenost mezi dvěma uzly např. nesmí přesáhnout 16 kroků (tj. nesmí mezi nimi být více než patnáct 'meziuzlů') Sériový port Sériový port je bezpochyby jedním z nejstarších rozhraní, díky kterému mohl počítač komunikovat s připojenými perifériemi. Nejčastěji se používal k připojování myší, modemu tiskáren, a dalších zařízení. Díky jeho poměrně snadnému ovládání se stal vhodným cílem pro počítačové kutily. Označuje se COM a v počítačích jich bývá hned několik (COM1, COM2, atd.) Jeho koncepce je jednoduchá: vysílání dat. příjem dat. regulace toku dat

20 Efektivita přenosu dat u sériového portu je poměrně malá a to z důvodu, že přenáší data sériově po jednom bitu. Ale právě tato neefektivnost je zcela dostačující pro zařízení typu myš nebo modem, kde taková rychlost zcela dostačuje. Sériový port se často nazýván RS 232 (Reference Standard 232 revize C (RS-232C)). Toto označení pochází od firmy Electronics Industries Association a udává standard, který určuje, jaké konektory se pro port používají. Počítače Macintosh používají podobný standard označovaný RS-422. Ne každý výrobce periferií standard RS 232 podporuje. A proto se zřejmě objevily sériové porty s 9 i 25 kolíky. Tento počet se však nakonec ustálil a jiné než tyto varianty jsou vidět opravdu zřídka. Technická specifikace Sériový port je asynchronní sériové rozhraní. Asynchronní v tomto případě znamená, že neexistuje synchronizace nebo hodinový signál. Z toho vyplývá, že jednotlivé znaky se posílají s libovolným časováním. Každý ze znaků poslaný přes toto rozhraní je definován standardním signálem počátku a konce: start bit začátek je prezentován 0. stop bity konec udávají jeden nebo dva bity. RS232 používá asynchronní přenos informací (obr. č. 9). Tento druh přenosu je nevhodný pro velké objemy dat, ale vhodný pro dlouhá vedení. Každý přenesený bit konstantní rychlostí je třeba synchronizovat. K synchronizaci se používá sestupná hrana tzv. Start bitu. Za ní již následují posílaná data. Obr. č. 9: detail přenosu informací po sériovém portu Po každém start bitu následuje dalších 8 bitů (1 bajt), tvořících vlastní přenášená data. Přijímající zařízení rozpoznává jednotlivé znaky právě podle signálů počátku a konce. Slovem sériový ve jméně portu se myslí, že data jsou posílána po jednom vodiči v sérii bitů. Tento typ komunikace se používá v telefonních systémech - poskytují pro každý směr přenosu dat jeden vodič

21 Dříve byly sériové porty integrovány na různých multifunkčních kartách. V současné době jsou součástí základní desky počítače v čipech Super I/O. Z toho vyplývá, že v dnešní době nejsou potřeba žádné rozšiřující karty, ale že má sériový port minimálně v jednom exempláři integrovaný každý, kdo si koupí nový nebo ne moc starý počítač. K sériovému portu, jak jsem se již zmiňoval, lze připojit mnoho různých zařízení - modemy, plottery, tiskárny, další počítače (alternativní jednoduchá síť pro sdílení dat), čtečky čárových kódů, obvody pro řízení dalších zařízení a mnoho dalších. Druhy konektorů a jejich zapojení: 25 pinů. Obr. č. 10: 25-pinový sériový konektor Tab. č. 4: popis 25-pinového sériového konektoru PIN NÁZEV SMĚR POPIS 1 NC --- Nevyužito 2 TD --> Vysílání dat 3 RD <-- Příjem dat 4 RTS --> Požadavek na vysílání 5 CTS <-- Připravenost k příjmu 6 DSR <-- Data připravena 7 SG --- Signálová zem 8 CD <-- Detekce nosné 9-19 NC - Nevyužito 20 DTR --> Připravenost koncového zařízení 21 NC - Nevyužito 22 RI <-- Indikátor vyzvánění NC - Nevyužito

22 9 pinů. Obr. č. 11: 9-pinový sériový konektor Tab. č. 5: popis 9-pinového sériového konektoru PIN NÁZEV SMĚR POPIS 1 CD <-- Detekce nosné 2 RD <-- Příjem dat 3 TD --> Vysílání dat 4 DTR --> Připravenost koncového zařízení 5 SG --- Signálová zem 6 DSR <-- Data připravena 7 RTS --> Požadavek na vysílání 8 CTS <-- Připravenost k příjmu 9 RI <-- Indikátor vyzvánění Standard RS 232 uvádí jako maximální možnou délku vodičů 15 metrů, nebo délku vodiče o kapacitě 2500 pf. To znamená, že při použití kvalitních vodičů lze dodržet standard a při zachování jmenovité kapacity prodloužit vzdálenost až na cca 50 metrů. Kabel lze také prodlužovat při snížení přenosové rychlosti, protože potom bude přenos odolnější vůči velké kapacitě vedení. Uvedené parametry počítají s přenosovou rychlostí Bd. Co je Baud (Bd.)? Baud je jednotka používaná pro měření rychlosti přenosu dat. Přenosová rychlost definuje rychlost přenosu dat z datového média na jiné datové médium. Baud rate udává počet změn signálu za sekundu. Počet změn se pak vyjadřuje v baudech

23 Tab. č. 6: Baud a rychlost přenosu u sériového portu Baud rate [Bd] Max length [ft] Max length [m] Čipy UART Základem každého sériového portu je čip UART (universal asynchronous receiver/transmitter). Tento čip zajišťuje proces rozdělení původně paralelních dat na sériové a v případě příjmu jejich zpětnou konverzi ze sériových na paralelní. Typy čipů: UART 8250 počítače PC a XT. UART ti bitové počítače, rychlejší než UART UART byl první sériový čip použitý v počítačích řady PS/2. Velmi rychle jej převzaly i ostatní počítače s procesory či vyššími. Obsahuje 16bajtový zásobník zvyšující rychlost komunikace. Často se setkáte s pojmem zásobník FIFO (first in/first out). Bohužel čip obsahuje několik chyb odstraněných až uvedením čipu UART 16550A. Poslední verzí tohoto čipu je typ UART 16550D. Maximální přenosová rychlost řady UART 16550A a vyšší je 115 kb/s. UART a UART Někteří výrobci začali také vyrábět čipy UART s ještě většími zásobníky. Tyto čipy jsou obvykle označovány (zásobník o velikosti 32 bajty) či (zásobník o velikosti 64 bajty). Maximální přenosová rychlost takových čipů pak je 230 kb/s, resp. 460 kb/s Vysokorychlostní sériové porty (ESP s Super ESP) Porty standardů ESP (enhanced serial ports) a Super ESP umožňují modemu o rychlosti b/s komunikaci s počítačem rychlostí až b/s. Vyšší rychlost těchto portů je dosažena díky zvětšení velikosti zásobníku. Popisované porty jsou obvykle založeny na čipech UART 16550, či a některé z nich mají dokonce další přídavnou paměť na adaptéru. Běžná rychlost portu s těmito čipy je 230 či 460 kb/s, což je výhodné zejména v případě připojování počítače k vysokorychlostnímu externímu zařízení, jakým je např. koncový adaptér linky ISDN

24 Paralelní port Paralelní port je jednou ze standardních součástí, kterou můžeme najít u téměř všech dnes běžně nakupovaných počítačů. Je zkratkovitě označován LPT. Komunikace po tomto portu je paralelní (paralelní přenos bitů signálu). Komunikuje pomocí 17 digitálních linek. Rozdělení linek je následující 9 signálů určených k řízení komunikace a 8 signálů určených pro data. Maximální délka přenosu mezi PC a jeho periferiemi je v praxi 5 metrů. Pro delší vzdálenosti je nutno použít zesilovače signálu. Od začátku byl přenos po tomto portu vyhrazen pro jednostrannou komunikaci s tiskárnou. Postupem času byl jeho mód uzpůsoben i pro komunikace s jinými periferiemi obousměrnou komunikací. Dá se docela dobře použít i pro komunikaci dvou PC. Od prvopočátku prošel paralelní port mnoha změnami. Konečná verze standardu IEEE- 1284, která definuje fyzické vlastnosti a vlastnosti přenosu signálu byla schválena v roce Hlavním cílem IEEE 1284 je standardizace komunikace mezi počítačem a připojeným zařízením, zejména tiskárnou. Přitom popisovaný standard je považován především za hardwarový standard: nezabývá se totiž komunikací softwaru s paralelním portem. Vývojem softwarového rozhraní pro porty odpovídající IEEE 1284 se pak zabýval výbor IEEE Standard IEEE 1284 z roku 1994 určuje mimo jiné vyšší přenosovou rychlost, použití kabeláže, typy konektorů, ale i typy paralelních portů. Typy paralelních portů: standardní paralelní porty SPP- původně určené jen pro vysílání, postupně se změnili tak, aby mohli data i přijímat. Z této myšlenky vznikl port umožňující 8bitový výstup (kompatibilní režim 150 kb/s) a 4bitový vstup (režim nibble 50 kb/s). Normálně se s nimi již dnes nesetkáte. obousměrné paralelní porty u počítačů řady PS/2 od společnosti IBM. Používají se dodnes. Od těchto portů dále je komunikace mnohem kvalitnější a bezpečnější. Používají 8bitový vstup (znakový režim 150 kb/s) i výstup (kompatibilní režim 150 kb/s). paralelní porty EPP jsou o poznání rychlejší než starší porty. Vyvinuly ho společnosti Intel, Xircom a Zenith Data Systéme. Téměř všechny počítače, které jsou dnes v užívání tyto typy portů podporují. Díky zvětšení přenosové rychlosti je možno k těmto portům připojovat další zařízení přenosné pevné disky, síťové karty, páskové mechaniky. Používá 8bitový vstup i výstup (EPP kb/s). paralelní porty - ECP byly vytvořeny společnostmi Microsoft a Hewlett-packard. I u těchto portů je patrný nárůst přenosové rychlosti jsou nejrychlejší. Jako jediný

25 z paralelních portů používá přímého vstupu do paměti (DMA). Byl vyvinut pro komunikaci s rychlými a výkonnými skenery a tiskárnami. I tento druh portu je dnes zcela běžně využíván. Používá 8bitový vstup i výstup (ECP kb/s). Konektory paralelního portu Jak bylo zmíněno výše paralelní port má několik konektorů. Ty jsou definovány také standardem IEEE Vedle běžných typů konektorů, které se nazývají A (obr. č. 12) a B (obr. č. 13) popisuje i typ konektoru C (obr. č. 14). Rozměry konektoru C jsou podstatně menší a to díky výraznému zkrácení vzdáleností mezi jednotlivými vývody. typ A DB25 25 vývodů, lze ho najít na zadní straně většiny PC Obr. č. 12: konektor paralelního portu - typ A typ B Centronics nachází se na tiskárně Obr. č. 13: konektor paralelního portu - typ B typ C 36 vývodů používá se pro některé druhy tiskáren, zejména pro Hewlett-packard. Obr. č. 14: konektor paralelního portu - typ C SCSI (Small Computer Systém interface) Toto rozhraní je určeno pro připojení většího množství periférií. Standardně lze k němu připojit až 8 nebo 16 zařízení. Každému z těchto zařízení je přiděleno SCSI ID. Jedno z těchto ID je připraveno pro řadič, který toto rozhraní obsluhuje. Reálně je tedy možné připojit až 7 nebo 15 zařízení. Vysoký počet zařízení na jednom kabelu (kanálu) přináší nevýhodu v podobě nutnosti ukončování SCSI kanálu. K tomu slouží tzv. terminátor