Если вы работаете со встроенными системами, важно понимать различия между различными технологиями и протоколами, которые используют эти системы. UART и SPI являются важными аспектами проектирования и разработки встроенных систем, и понимание различий между ними поможет вам лучше понять, как работают системы, которые их используют. В этой части мы объясним, что такое UART и SPI, объясним различия между UART и SPI, обсудим некоторые распространенные приложения, использующие UART и SPI, и предоставим вам информацию, которая поможет вам приступить к отладке и программированию встроенных систем, использующих UART. или SPI.
UART означает универсальный асинхронный приемник-передатчик. На высоком уровне UART — это просто микрочип, который обеспечивает связь между вычислительным устройством (ПК, встроенной системой и т. д.) и другим оборудованием.
Чтобы более подробно понять, что делает UART, полезно понять последовательную связь и параллельную связь. Здесь мы предоставим ускоренный курс по этим двум темам.
Простыми словами, последовательная связь – это отправка данных по одному биту за раз по заданной коммуникационной шине. В то время как RS-232 (обратите внимание, что UART обычно используется для RS-232) и RS-485 являются двумя протоколами, которые мы чаще всего ассоциируем с термином «последовательная связь», многие другие современные технологии, такие как USB (универсальная последовательная шина), SATA (Serial ATA) и Firewire/IEEE 1394 также являются последовательными протоколами. Одним из преимуществ последовательной связи является то, что данные могут передаваться на более высоких частотах, что увеличивает объем передаваемых данных, несмотря на то, что за один раз отправляется меньше данных по сравнению с параллельной связью.
С другой стороны, параллельная связь — это одновременная отправка нескольких битов данных по заданной коммуникационной шине. Например, 32-битная параллельная среда связи, такая как обычная PCI (межсоединение периферийных компонентов), будет отправлять 32-битные данные за такт. Хотя можно было бы подумать, что это дало бы параллельной связи значительные преимущества в скорости по сравнению с последовательной, на практике последовательная связь быстрее, потому что она может обрабатывать больше тактовых циклов в секунду (например, скорости в ГГц).
Итак, какое отношение это имеет к UART? Простые микросхемы UART используются для преобразования входящих последовательных данных в параллельные данные для чтения системой и обратного преобразования исходящих параллельных данных в последовательные перед их отправкой другим системам. Другими словами, UART позволяет системе действовать как устройство DTE (терминальное оборудование данных).
Прежде чем мы перейдем к SPI, давайте быстро рассмотрим несколько других важных деталей связи UART:
SPI (последовательный периферийный интерфейс) – это протокол последовательной связи, изначально разработанный компанией Motorola, который обеспечивает связь практически между любыми электронными устройствами, поддерживающими синхронизированные последовательные потоки. SPI использует для связи метод ведущий-ведомый, который обеспечивает высокоскоростную потоковую передачу данных.
В отличие от использования двух проводов, SPI должен использовать как минимум 4 провода. Поскольку в реализации SPI может быть несколько ведомых устройств, фактическое количество используемых проводов или дорожек будет равно n+3, где n — количество используемых ведомых устройств.
Хотя и UART, и SPI поддерживают полнодуплексную связь, оба используют «последовательную» связь в некотором роде и подходят только для случаев использования на коротких расстояниях, кроме этого, между ними не слишком много общего. Итак, в чем разница между UART и SPI? Ответ есть много; здесь мы рассмотрим некоторые из них.
Одно из самых больших отличий заключается в том, что UART — это тип оборудования, а SPI — это протокол. Когда вы имеете дело с нюансами работы во встроенной системе, это легко упустить из виду. Однако UART – это аппаратное обеспечение (микрочип), а SPI – это протокол или спецификация для связи.
UART использует всего два контакта, а устройствам SPI требуется не менее четырех.При проектировании системы это означает, что при дефиците выводов/трасс SPI может оказаться непривлекательным решением.
Вследствие количества контактов устройства UART и SPI поддерживают разное количество устройств. UART, использующий только Tx и Rx для исходящей связи, фактически ограничен связью 1 к 1. SPI, с другой стороны, может использовать свою парадигму ведущий/подчиненный, чтобы обеспечить слишком много соединений.
SPI значительно быстрее, чем UART. В некоторых случаях решение SPI может быть в три раза быстрее, чем решение UART.
В любом инженерном проекте стоимость конкретного решения является важным фактором выбора. Вообще говоря, SPI дешевле, чем UART.
Как видно из описаний двух предыдущих, еще одним важным отличием при сравнении UART и SPI является то, что связь UART является асинхронной, а SPI - синхронной.
Вообще говоря, устройства SPI занимают относительно меньше места, чем микросхемы UART. Это означает, что SPI может лучше обслуживать случаи использования с ограниченным пространством на плате.
| Технология | Тип переноса | < td style="text-align: center;">Количество проводов/контактов Скорость передачи данных на расстоянии | Стоимость | Масштабируемость | Случаи использования |
| UART | Асинхронный | 2 | 20 кбит/с на 15 м | Умеренно дорого | Плохо (точка-точка) | Диагностические дисплеи |
< td style="text-align: center;">SPI | Синхронный | 4+ | 250 Мбит/с на расстоянии 0,1 м | Относительно недорогой | Умеренный | Высокоскоростной канал связи между чипами |
< /таблица>
UART или SPI: что мне использовать?
Не существует универсального ответа на вопрос «UART или SPI: что мне использовать?» вопрос. Однако благодаря информации, которую мы предоставили вам здесь, вы теперь готовы принять взвешенное решение о том, какое решение лучше всего подходит для конкретного приложения, над которым вы работаете.
Вообще говоря, SPI предпочтительнее в приложениях, требующих более высокой скорости обмена данными между микросхемами, или приложениях, требующих обмена данными между несколькими устройствами. С другой стороны, UART может лучше подходить для приложений, которые должны перемещаться на несколько большее расстояние, таких как диагностические дисплеи или другие приложения, требующие поддержки RS-232.
Инструменты для отладки и разработки UART и SPI
Учитывая распространенность SPI во встроенных системах, неудивительно, что у нас есть множество решений, которые могут помочь в отладке и разработке систем, использующих SPI.
Например, наш комплект для разработки SPI позволяет разработчикам тестировать целевые устройства в качестве ведущего устройства, моделировать ведущее устройство, программировать флэш-устройства на основе SPI и отслеживать шину SPI с точностью до 20 наносекунд.
В качестве альтернативы, если вам нужно отладить данные, передаваемые в UART или из него, может оказаться полезным анализатор протокола Total Phase.
USB и UART — это распространенные интерфейсы связи, используемые во встроенных системах для отправки и получения данных между устройствами. UART считается одним из первых интерфейсов связи, применяемых к компьютерам. Однако более новый протокол USB заменил многие системы UART, но оба они по-прежнему широко распространены во встраиваемой промышленности. В этой статье мы расскажем об обмене данными через USB и UART, а также об их связи.
UART-USB в компьютерах
Когда впервые появились компьютеры, вспомогательные устройства, такие как мыши и принтеры, часто подключались с помощью кабелей к последовательному порту компьютера и соответствовали новому стандарту последовательной передачи данных под названием RS-232. Устройства UART были созданы, чтобы быть совместимыми с этой связью.
Последовательный порт DB-9 на печатной плате
Однако USB почти полностью заменил эти устаревшие кабели и разъемы, работающие по протоколу UART. USB, последовательный протокол, который также соответствует стандарту RS-232, был представлен как более продвинутый и стандартизированный способ для устройств обмениваться данными посредством квитирования, обнаружения устройств, автоматического согласования скорости и т. д. UART все еще используется сегодня, но в основном наблюдается в модулях GPS и Bluetooth, Arduino и других микроконтроллерах.
Мы предоставим некоторые сведения об интерфейсах связи USB и UART, чтобы лучше понять, чем они похожи и чем отличаются друг от друга.
Общие сведения о связи UART
UART, или универсальный асинхронный приемник/передатчик, представляет собой аппаратный протокол связи, который использует асинхронную последовательную связь с настраиваемой скоростью. Асинхронность означает, что он не использует тактовый сигнал для синхронизации выходных битов передающего UART с битами выборки на принимающем UART. UART также считается «универсальным», поскольку параметры, включая скорость передачи и скорость передачи данных, настраиваются разработчиком.
Связь UART состоит из двух устройств UART, которые взаимодействуют друг с другом напрямую. UART на устройстве-отправителе или передающий UART получает параллельные данные от ЦП (микропроцессора или микроконтроллера) и преобразует их в последовательные данные. Эти последовательные данные передаются на UART на принимающем устройстве или на принимающий UART. Принимающий UART преобразует принятые последовательные данные обратно в параллельные данные и отправляет их в ЦП.
Схема связи UART
При связи по UART требуется только два провода для связи, включая сигналы передатчика (Tx) и приемника (Rx). Данные передаются от вывода Tx передающего UART к выводу Rx принимающего UART. Протоколы последовательной связи, такие как RS-232, RS-422 или RS-485, передаются с использованием UART.
Данные UART передаются по шине в виде пакета. Пакет состоит из стартового бита, кадра данных, бита четности и стоповых битов. Бит четности используется в качестве механизма проверки ошибок для обеспечения целостности данных. Вместо использования часов приемный и передающий UART должны иметь одинаковую скорость передачи данных, что позволяет системе знать, где и когда были синхронизированы биты.
Общие сведения о USB-коммуникациях
USB, или универсальная последовательная шина, — это запланированный хостом протокол последовательной шины на основе токенов, который был разработан для замены множества кабелей и разъемов, необходимых для подключения периферийных устройств к главному компьютеру, и реализации более стандартизированного соединения. USB отвечает многим требованиям, необходимым для этого, включая возможность самоидентификации на шине и горячее подключение для возможностей plug-and-play.
USB-порты на портативном компьютере
Для USB-связи существует USB-хост или ведущее устройство, которое инициирует все коммуникации, происходящие по шине. Обычно это компьютер или другой контроллер. Периферийное устройство или ведомое устройство подключено к хосту и запрограммировано на предоставление хосту информации, необходимой для успешной работы.
Ширина
Пример топологии шины USB
Когда USB-устройство подключается к хост-устройству, оно подвергается перечислению. На этом этапе хост распознает устройство и присваивает ему уникальный 7-битный адрес. Затем хост запрашивает у устройства его дескрипторы, которые содержат конкретную информацию об устройстве.
В зависимости от этого обмена информацией данные передаются и принимаются по шине с помощью различных полей и типов пакетов данных USB, а также различных типов передачи данных. Подробнее об этом можно узнать здесь.
Существуют различные типы разъемов USB со специальными контактами, которые позволяют кабелю и разъему выполнять определенные функции. Разъемы USB состоят из дифференциальных контактов данных (-, +) для передачи данных, VBUS для напряжения шины, заземления и контактов экрана.
У USB также есть различные спецификации кабелей, которые были введены на протяжении многих лет, каждая из которых поддерживает свою скорость передачи данных:
- Низкоскоростной USB (USB 1.0): 1,5 Мбит/с.
- Полноскоростной USB (USB 1.1): 12 Мбит/с.
- Высокоскоростной USB (USB 2.0): 480 Мбит/с.
- Сверхскоростной USB (USB 3.2 Gen 1): 5 Гбит/с.
- SuperSpeed USB 10 Гбит/с (USB 3.2 Gen 2x1): 10 Гбит/с
- SuperSpeed USB 20 Гбит/с (USB 3.2 Gen 2×2: 20 Гбит/с
- USB4: 40 Гбит/с
Мост USB-UART
USB стал предпочтительным протоколом последовательной связи между цифровыми продуктами, такими как компьютеры и периферийные устройства, поскольку он может передавать данные по более длинным кабелям и обеспечивает более высокую скорость передачи. Однако UART по-прежнему используется сегодня для определенных приложений и часто встречается в старых устройствах.
Чтобы сократить разрыв между старыми и новыми устройствами, разработчикам может потребоваться сохранить работоспособность устаревших путей передачи между системами USB и UART. Преобразователь USB в UART представляет собой интегральную схему, используемую для отправки или приема последовательных данных из порта USB в последовательные данные, которые могут быть получены или отправлены через интерфейс UART. Это небольшое устройство, которое подключается к вашему USB-порту и имеет по крайней мере выходы заземления, Rx и Tx. Он действует как последовательный порт для вашего компьютера, и компьютер отправляет данные на этот порт, где модуль преобразует их в сигналы UART.
Как Total Phase поддерживает отладку USB/UART
Total Phase предлагает различные анализаторы USB-протокола для мониторинга и отладки USB-трафика в режиме реального времени. Наша линейка анализаторов USB-протокола Beagle включает:
Анализатор протокола Beagle USB 12:
Анализатор протокола Beagle USB 12 может ненавязчиво отслеживать полно/низкоскоростные USB (12 Мбит/с/1,5 Мбит/с)
Анализатор протокола Beagle USB 480:
Анализатор протокола Beagle USB 480 может ненавязчиво контролировать высокоскоростной порт USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и предлагает декодирование на уровне класса. Также можно использовать наш анализатор протокола Beagle USB 480 для мониторинга шины RS-232 и захвата данных UART. Дополнительную информацию см. в этом блоге.
Анализатор протокола питания Beagle USB 480 — версии Standard и Ultimate:
Анализатор протокола питания Beagle USB 480 Power Protocol (версии Standard и Ultimate) может ненавязчиво отслеживать высокоскоростной порт USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и предлагать декодирование на уровне своего класса. Этот инструмент обеспечивает графическое отображение значений тока и напряжения VBUS в режиме реального времени, а также интерактивную и двунаправленную корреляцию значений тока/напряжения с данными USB. Версия Ultimate также поддерживает расширенные триггеры USB 2.0.
Beagle USB 5000 v2 SuperSpeed Protocol Analyzer — версии Standard и Ultimate:
Beagle USB 5000 v2 SuperSpeed Protocol Analyzer — стандартная или максимальная версии может ненавязчиво отслеживать USB 3.0 или USB 2.0 (до 5 Гбит/с) и предлагает декодирование на уровне класса. Версии Standard и Ultimate могут выполнять простое и расширенное согласование/запуск USB 2.0 и USB 3.0. Для расширенных триггеров USB 3.0 стандартная версия позволяет определить одно состояние с одним совпадением для каждого потока, а версия Ultimate позволяет определить до восьми состояний с тремя совпадениями для каждого потока в каждом состоянии.
Кроме того, чтобы узнать больше о различиях между UART и другими протоколами, такими как I2C и SPI, посетите следующие блоги:
Закрыто. Этот вопрос не соответствует правилам переполнения стека. В настоящее время ответы не принимаются.
Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он соответствовал теме Stack Overflow.
Закрыт 7 лет назад.
Я запутался в этих трех понятиях.
Насколько я понимаю, последовательный порт обычно означает порт, совместимый с RS-232 (RS = рекомендуемый стандарт). USB означает универсальную последовательную шину. Итак, его имя содержит последовательный порт, поддерживает ли он RS-232? Что означает универсальный?
А что означает COM-порт?
ДОБАВИТЬ 1
Некоторое понимание из ответа Ганса:
Чтобы сократить усилия, производители устройств обычно делают так, чтобы их устройства также вели себя как устройства с последовательным портом. Это зависит от того факта, что многие ОС и языковые библиотеки уже включают поддержку связи через последовательный порт. Хотя такая поддержка не сравнима с реальным драйвером соответствующего устройства.
ДОБАВИТЬ 2
Хороший справочный документ о Serial Port HOW-TO.
2 ответа 2
Последовательный порт — это тип устройства, в котором используется микросхема UART, универсальный асинхронный приемник-передатчик. Один из двух основных способов подключения компьютера в былые времена, параллельные порты были наоборот. Серийник прост в подключении, для него не нужно много проводов. Параллельный интерфейс был полезен, если вы хотели работать быстро, в 8 раз быстрее, чем последовательный, но кабели и разъемы были дорогими. Параллельный ввод-вывод полностью исчез из компьютерных конструкций благодаря огромным достижениям в области шинных приемопередатчиков — микросхем, которые могут передавать электрический сигнал по проводу.
COM происходит от MS-Dos, это имя устройства. Сокращение от «КОММУНИКАЦИОННЫЙ порт». Компьютеры 1980-х годов обычно имели два последовательных порта, обозначенных COM1 и COM2 на задней панели машины. Это имя было перенесено в Windows, почти любой драйвер, имитирующий последовательный порт, создаст устройство с «COM» в своем имени. LPT — это название устройства для параллельных портов, сокращенное от «Line Printer».
RS-232 — это стандарт электрической сигнализации для последовательных портов.Это самый простой вариант с очень низкими требованиями к устройству, поддерживающий только двухточечное соединение. RS-422 и RS-485 не были редкостью, поскольку для каждого сигнала использовалась витая пара, что обеспечивало гораздо более высокую помехоустойчивость и позволяло подключать несколько устройств друг к другу.
USB означает универсальную последовательную шину. Благодаря возможности интегрировать микропроцессор в устройства размером несколько миллиметров и стоимостью несколько центов. Он заменил устаревшие устройства в конце 1990-х годов. Он универсален, потому что может поддерживать множество различных типов устройств, от подогревателей кофейников до дисководов, адаптеров Wi-Fi и воспроизведения звука. Это последовательный, он требует только 4 провода. И это шина, вы можете подключить USB-устройство к произвольному порту. Он конкурировал с FireWire, очень похожим подходом, поддерживаемым Apple, но победил с большим перевесом.
Единственная причина, по которой последовательные порты по-прежнему актуальны в Windows в наши дни, заключается в том, что для USB-устройства требуется специальный драйвер устройства. Производители устройств не любят писать и поддерживать драйверы, они часто используют ярлык в своем драйвере, который заставляет его эмулировать устаревшее устройство с последовательным портом. Таким образом, программисты могут использовать устаревшую поддержку последовательных портов, встроенную в операционную систему, и библиотеку времени выполнения любого языка. Между прочим, довольно несовершенная поддержка, эти эмуляторы никогда не поддерживают plug-and-play. Обнаружение конкретного последовательного порта для открытия очень сложно. И эти драйверы часто ведут себя неправильно, что невозможно диагностировать, когда вы дергаете USB-устройство, пока ваша программа его использует.
Если вам интересно узнать о различиях между последовательными портами и портами USB, вы обратились по адресу. Мы предоставим вам все, что вам нужно знать о последовательных портах и USB-портах, а также о том, как оба коммуникационных порта используются в промышленных условиях.
Что такое последовательные порты?
Последовательные порты — это интерфейсы последовательной связи, которые были представлены в начале шестидесятых годов. Они используются для последовательной отправки и получения данных, отправляя и получая по одному биту данных за раз. Наиболее популярным последовательным портом является порт RS-232, который стал стандартным для многих компьютеров в начале шестидесятых годов. Другие родственные стандарты включают RS-485 и RS-422. Хотя современные ПК устранили использование таких портов, эти порты по-прежнему широко используются в промышленных условиях, где по-прежнему востребовано простое подключение. Большинство устройств, в которых по-прежнему используются последовательные порты, используют 9-контактный разъем DB-9 и обычно называются COM-портами, где COM — это сокращение от коммуникационных портов.
Раньше для подключения аппаратных компонентов к компьютерам использовались последовательные COM-порты. К аппаратным компонентам относятся мыши, модемы и принтеры. Однако сегодня COM-порты обычно доступны только в промышленных вычислительных решениях, соединяющих промышленные компьютеры с устаревшим заводским оборудованием и механизмами. Последовательные порты чрезвычайно надежны, и это подтверждается тем фактом, что им уже более 60 лет, и они все еще используются сегодня. Таким образом, миф о том, что последовательные порты устарели, просто не соответствует действительности, поскольку они до сих пор широко используются в промышленных условиях.
Тем не менее, одним из самых больших недостатков COM или последовательных портов является крайне низкая скорость передачи данных. Например, стандарт RS-232 позволяет передавать данные со скоростью не более 1 Мбит/с. Таким образом, несмотря на то, что он очень надежен, ему не хватает возможности быстрой передачи данных.
Тем не менее последовательные COM-порты по-прежнему часто используются в промышленных условиях для подключения заводских машин, оборудования и устройств к промышленным вычислительным решениям. Это связано с тем, что многие промышленные приложения по-прежнему требуют простых низкоскоростных интерфейсов, таких как системы промышленной автоматизации.
По этим причинам мы настраиваем наши промышленные компьютеры с последовательными портами, что позволяет им подключаться к устаревшим фабричным машинам, оборудованию и устройствам. Это позволяет организациям использовать интеллектуальные функции для устаревшего оборудования и механизмов без необходимости их замены. Кроме того, для нового заводского оборудования и машин промышленные ПК также оснащены портами USB для быстрой и простой связи.
Вот наиболее распространенные последовательные порты:
1. Последовательный порт RS-232
RS-232 можно использовать только для подключения ПК к одному устройству. Обычно он используется для подключения мыши, модема или клавиатуры к компьютеру. Некоторые из ограничений этого порта включают скорость передачи данных, а расстояние передачи ограничено 50 футами или 15 метрами. RS-232 способен передавать данные только со скоростью от 20 до 115,2 Кбит/с.Кроме того, порт чувствителен к шуму при передаче и ошибкам данных из-за несимметричной передачи данных.
Источник: Викимедиа
2. Последовательный порт RS-422
Последовательный порт RS-422 очень похож на RS-232, но имеет несколько преимуществ. В отличие от RS-232 с максимальной длиной кабеля 15 метров, RS-422 поддерживает максимальную длину кабеля 1200 метров или 4000 футов. Кроме того, он может подключать главное устройство к нескольким подчиненным устройствам, позволяя порту передавать данные максимум на 10 различных устройств. Это отличается от RS-232, который может передавать данные только на одно устройство. Кроме того, он обеспечивает лучшую устойчивость к помехам при передаче, чем RS-232, поскольку использует отдельные пары проводов для отправки/приема данных и работает в дифференциальном режиме передачи данных.
3. Последовательный порт RS-485
RS-485 основан на технологии порта RS-422. Как и RS-422, он поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с и расстояние до 1200 метров или 4000 футов. Однако последовательные порты RS-485 поддерживают подключение до 32 устройств (на 22 устройства больше, чем устройство RS-422); однако одновременно передавать данные может только одно устройство. Хотя последовательные порты успешно используются в промышленных условиях, последовательные COM-порты теперь занимают то же место, что и USB-порты, в большинстве промышленных компьютеров для подключения дополнительных устройств.
Что такое порты USB?
USB (сокращение от универсальной последовательной шины) – это порт, который позволяет компьютерам и другим устройствам взаимодействовать друг с другом. В прошлом периферийные устройства, такие как мыши, клавиатуры, принтеры и другие устройства, обменивались данными с ПК через последовательные порты. Однако сегодня большинство устройств подключаются к компьютерам через порты USB, поскольку последовательные COM-порты были заменены портами USB.
Последовательные порты и . USB-порты
Последовательные порты были разработаны для обеспечения надежного и простого соединения "один к одному" на относительно низких скоростях, передачи по одному биту данных за раз, обеспечивая простой и надежный метод связи. С другой стороны, порты USB были разработаны для высокоскоростной передачи данных между одним портом и одним или несколькими периферийными или подключенными устройствами. Тем не менее, порты USB предлагают несколько преимуществ по сравнению с последовательными портами; мы обсудим эти преимущества и выгоды ниже.
Преимущества USB-портов по сравнению с . Последовательные порты
Вот некоторые из преимуществ USB-портов по сравнению с последовательными портами:
1. Скорость
Основное преимущество USB-портов по сравнению с последовательными COM-портами — это скорость, с которой они могут передавать данные. Традиционный последовательный порт способен передавать данные со скоростью от 1 Мбит/с до 10 Мбит/с, тогда как USB Type C может передавать данные со скоростью до 10 000 Мбит/с (колоссальное увеличение скорости в 1000 раз). Тем не менее, не все устройства имеют USB Type C; некоторые устройства все еще используют USB Gen 1, Gen 2 или Gen 3.
USB Gen 1 способен передавать данные со скоростью до 12 Мбит/с, что все же намного быстрее, чем последовательные порты, а USB Gen 2 способен передавать данные со скоростью до 480 Мбит/с. USB 3.0 , обычно называемый USB SS (super speed) , способен передавать данные со скоростью до 5000 Мбит/с.
USB 3.1 Gen 1 поддерживает ту же скорость передачи данных, что и USB 3.0, а USB 3.1 Gen 2 увеличивает скорость передачи данных с 5 000 Мбит/с до 10 000 Мбит/с. При этом USB 3.2 Gen 1 раньше назывался USB 3.0 и обеспечивает скорость передачи до 5000 Мбит/с, тогда как USB 3.2 Gen 2 предлагает скорость передачи данных до 10 000 Мбит/с по стандартам USB Type-A и USB Type C (2x скорости USB 3.0 и USB 3.2 Gen 1). USB 3.2 Gen 2x2 был выпущен в конце 2017 года, работает только на USB Type C и способен передавать данные со скоростью до 20 Гбит/с.
Источник: Все USB
Кроме того, важно отметить, что все поколения USB Type-A совместимы друг с другом. Например, если вы подключите периферийное устройство USB 3.0 или флэш-накопитель к порту USB 2.0, все будет работать нормально; однако вы будете ограничены скоростью порта USB 2.0. Это связано с тем, что, несмотря на то, что они совместимы, вы ограничены технологией USB 2.0, используемой в порту USB 2.0.
В конечном итоге порты USB стали стандартным портом для потребительского и промышленного использования, поскольку возникла необходимость в коммуникационном порту с увеличенной пропускной способностью. Например, камеры машинного зрения и считыватели отпечатков пальцев несовместимы с устаревшими последовательными портами.
Это связано с тем, что для них требуется более высокая пропускная способность, чем у последовательных портов. Таким образом, промышленные компьютеры могут быть сконфигурированы как с портами USB, так и с последовательными COM-портами для связи как с устаревшими, так и с новыми технологиями. Устаревшие последовательные порты можно использовать для подключения к старым устройствам автоматизации или датчикам, а современное оборудование, такое как камеры с высоким разрешением, можно подключать через порты USB.
2. Мощность
Второе преимущество портов USB перед последовательными портами заключается в том, что они могут передавать питание через USB, тогда как последовательные порты не могут обеспечивать питание. При этом USB 1.1 и USB 2.0 способны подавать до 500 мА при напряжении 5 В через USB, а USB 3.0 и USB 3.1 Gen 2 способны подавать до 900 мА при напряжении 5 В через порты USB, что дает пользователям возможность быстро заряжать и питание устройств без необходимости использования внешнего источника питания.
Кроме того, USB-порты оснащены функцией управления питанием подключенных устройств, которая позволяет системе переводить неиспользуемые в данный момент устройства в спящий режим, экономя электроэнергию. Эта функция также может мгновенно активировать устройство, когда оно необходимо, что снижает общее энергопотребление системы.
3. Долговечность
Порты USB намного надежнее, чем последовательные порты, поскольку в них отсутствуют хрупкие контакты, которые используются в последовательных портах. Крошечные контакты в последовательных портах очень легко согнуть или сломать, в то время как контакты USB более прочны и их гораздо сложнее повредить.
Для чего используются последовательные порты и порты USB в промышленных условиях?
В настоящее время последовательные порты обычно используются во встроенных вычислительных системах. Последовательные порты часто используются в промышленных условиях для подключения встроенных вычислительных решений к таким вещам, как датчики и промышленное управляющее оборудование, поскольку они обеспечивают простую и надежную передачу данных. Датчики, устройства контроля и управления используют последовательные порты для связи друг с другом, а также с главным управляющим компьютером. Кроме того, системы промышленной автоматизации состоят из множества устройств, объединенных в сеть с помощью последовательных портов для мониторинга и управления производственными процессами.
В конечном счете, хотя порты USB стали наиболее доступным и используемым интерфейсом, последовательные порты по-прежнему используются в промышленных условиях, поскольку они просты в использовании и не требуют специальных драйверов. Кроме того, большинство операционных систем имеют встроенную поддержку последовательных интерфейсов.
С другой стороны, порты USB стали наиболее широко используемым интерфейсом для подключения периферийных устройств, датчиков и других устройств к компьютерам. Когда дело доходит до периферийных вычислительных устройств, USB-порты часто используются для подключения периферийных устройств, таких как камеры с высоким разрешением, датчики, сканеры счетов, чековый принтер, сканеры отпечатков пальцев, устройства IoT и широкий спектр HID (устройства с интерфейсом пользователя). промышленные компьютеры .
Для этих периферийных устройств требуется порт с высокой пропускной способностью для передачи данных; таким образом, USB является идеальным вариантом для их подключения к промышленным компьютерам. Кроме того, порты USB часто используются на промышленных ПК для подключения к промышленным устройствам и сетям для программирования, мониторинга и сбора данных.
Можно ли подключать последовательные разъемы к портам USB?
Последовательные устройства можно подключать к компьютерам без последовательного порта. Это можно сделать с помощью преобразователя USB в последовательный порт, который действует как плата расширения последовательного порта с использованием интерфейса USB. Когда преобразователь USB-последовательный подключен к USB-порту, система настраивает устройство как последовательный COM-порт , позволяя устройствам с последовательными разъемами подключаться к промышленным ПК.
Итоги (USB-порты и последовательные COM-порты)
Хотя USB-порты заменили большинство последовательных портов в потребительском вычислительном оборудовании, последовательные порты по-прежнему широко используются в промышленных вычислительных решениях, поскольку многие производственные предприятия по-прежнему используют оборудование и датчики, использующие последовательные порты из-за их надежности и простоты использования. Таким образом, при выборе решения для промышленных вычислений следует выбрать вариант с последовательными портами и портами USB для наилучшей совместимости как с новыми, так и с устаревшими технологиями.
Читайте также:
