Guia completo das características das portas serial

Além da porta paralela, a porta COM, ou porta serial, é uma das interfaces de E/S tradicionais dos computadores que ainda podem ser encontradas nos sistemas POS, algum equipamento médico, instrumentos de laboratório e outros hardware obsoletos. Embora nos computadores modernos a porta COM seja de uso limitado, a informação sobre ela pode ser útil para muitos usuários.

Conteúdo

1. O que é uma porta serial?
2. O que é uma porta COM virtual?
3. Porta serial vs porta paralela
4. Para que é utilizada uma porta COM?
5. Características da porta COM
6. Quais são as vantagens da transmissão de dados serial?
7. Tipos de portas serial
8. Padrão RS232. Pinout da porta serial.
9. Tipos de conectores serial
10. Como testar as portas COM de um computador

O que é uma porta serial?

Uma porta COM é uma interface serial bidirecional que permite enviar e receber dados bit a bit.

A porta serial apareceu muito antes de os computadores pessoais da arquitetura IBM serem introduzidos. Nas primeiras máquinas, a porta COM era utilizada para conectar dispositivos periféricos. No entanto, o seu âmbito de aplicação era um pouco diferente do da porta paralela. Se a porta paralela era utilizada principalmente para ligar impressoras, a porta COM (a propósito, COM é a abreviatura de comunicação) funcionava normalmente com dispositivos de telecomunicações, tais como modems. Contudo, um mouse serial bem como outros dispositivos periféricos também podem interagir com o computador através de uma interface serial.

Hoje, as comunicações de porta serial não são tão comuns como outrora eram. A porta COM foi substituída pelo USB - um método mais moderno que não requer conhecimentos especiais para a sua utilização. No entanto, as normas modernas de compatibilidade entre o equipamento serial e o seu software de controle foram formadas há bastante tempo em torno do conceito de portas COM, que agora são vistas como arcaicas.

Isto acontece porque inicialmente quase qualquer equipamento, incluindo receptores GPS, era externo, e a sua ligação ao computador era estabelecida através de um cabo serial conectado a uma das portas de hardware do PC. Para estabelecer a comunicação serial, o usuário precisava de especificar o número correto da porta e a velocidade da transmissão de dados.

Agora a maioria dos computadores modernos estão equipados com portas USB em vez de interfaces COM. Além disso, os receptores GPS têm sido cada vez mais instalados em dispositivos, o que significa que a conexão por cabo já não é eficiente.

O que é uma porta COM virtual?

Uma porta serial virtual é um programa especial que emula uma interface COM física no software, o que lhe permite adicionar portas serial ao seu PC sem utilizar hardware físico adicional, como placas de expansão, etc. Uma porta COM virtual é a solução se não houver portas serial reais no seu sistema.

Agora, graças a alguns softwares especializados (por exemplo, o Virtual Serial Port Driver, Virtual Serial Over Ethernet, etc.), é possível emular um dispositivo serial remoto no seu PC local, podendo assim comunicar-se com ele como se estivesse conectado diretamente à sua máquina.

Neste caso, os periféricos serial remotos são acedidos através de uma porta COM virtual criada no seu sistema local por uma aplicação especializada. Todas as aplicações serial que se comunicam com o periférico remoto através de uma porta serial virtual reconhecem a interface como sendo de hardware.

Isto permite garantir a compatibilidade entre o software serial herdado e o equipamento moderno.

A forma como você gerencia as suas portas COM, não se altera significativamente. Os usuários continuam tendo de fazer as configurações das portas como fariam com uma porta serial física. No entanto, uma porta COM moderna já não é uma interface volumosa localizada no painel traseiro da unidade do sistema, mas uma solução completamente de software.

Porta serial vs porta paralela

As interfaces serial e paralelas são dois tipos diferentes de portas de computador. Ao contrário de uma porta paralela (LPT), uma porta serial transmite os dados bit a bit através de uma única linha em vez de várias linhas em simultâneo. As sequências de bits são agrupadas em séries de dados que começam com um bit inicial e terminam com um bit de parada. Daí, o nome "porta serial".

Uma porta serial tem duas linhas através das quais os dados reais são transmitidos. São as linhas para a transferência de dados do terminal (PC) para o dispositivo de comunicação e vice-versa. Existem também várias linhas de controle. Para funcionar corretamente, as portas serial dependem de um chip controlador especial, o Receptor/Transmissor Assíncrono Universal (UART) que suporta uma taxa de transferência de dados relativamente elevada, atingindo 115.000 baud (bit/s). (Contudo, vale a pena assinalar que a velocidade real de transferência de dados depende das características de ambos os dispositivos de comunicação). Além disso, o controlador UART converte o código paralelo em serial e vice-versa.

As portas serial utilizam sinais elétricos de tensão relativamente alta: até +15 V e -15 V. O nível zero lógico de uma porta serial é +12 V, e o lógico é -12 V. Uma diferença de tensão tão grande garante a imunidade ao ruído. Por outro lado, as altas tensões utilizadas pelas portas serial requerem soluções de circuitos complexas.

Onde são utilizadas as portas serial

Como já sabemos, o âmbito de utilização de uma porta COM foi reduzido devido à introdução da interface USB, mais rápida e compacta, e, aliás, também da serial. Os modems externos concebidos para conexão a uma porta COM, bem como os mouses COM, estão quase fora de uso. Raramente alguém irá conectar dois computadores com um cabo de modem nulo.

No entanto, há um grande número de dispositivos especializados, incluindo diversos leitores de códigos de barras, câmaras de vigilância, equipamento industrial que ainda dependem de uma porta serial para se conectar ao computador. Também é possível encontrar interfaces COM em muitas placas-mãe. Assim, com um grande número de soluções acessíveis de hardware e software desenvolvidas para ele, o protocolo RS232 está aqui para ficar. Em comparação com o USB, uma porta COM tem uma vantagem importante - a porta RS-232 padrão 9600bps permite percorrer 15 metros de cabo blindado, enquanto o comprimento de um cabo USB é normalmente limitado a 5 metros.

Principais características das portas COM

Uma porta COM possui as seguintes funcionalidades padrão:

• O endereço base de E/S da porta;
• Número IRQ (interrupção);
• O tamanho de um bloco de informação;
• A taxa de transferência de dados;
• Modo de detecção da paridade;
• Método de controle do fluxo;
• O número de bits de parada.

Quais são as vantagens da transmissão de dados serial?

• A comunicação serial requer menos fios condutores, reduzindo assim o custo da interface.
• Permite a transmissão de dados a longa distância.
• Utiliza menos fios, geralmente apenas um, o que resulta numa interface simples entre os dispositivos de transmissão e recepção ou IC.
• Os protocolos serial são fáceis de implementar.

Tipos de portas serial

Existem muitos tipos de interfaces de comunicação de dados, cada uma das quais é concebida para aplicações específicas com base no conjunto de parâmetros e estrutura de protocolo necessários. As interfaces de dados serial incluem o CAN, RS-232, RS-485, RS-422, I2C, I2S, LIN, SPI, e SMBus, embora a RS-232, RS-485 e RS-422 sejam ainda as mais fiáveis e frequentes.

Padrão RS232. Pinout da porta serial

RS-232 é um protocolo padrão de comunicação utilizado pelas portas serial para conectar um computador e o seu periférico. Esta norma descreve o processo de troca de dados entre um dispositivo de telecomunicações, tal como um modem e um terminal de computador. O padrão RS-232 define as características eléctricas dos sinais, a sua finalidade, duração, bem como o tamanho dos conectores e o seu pinout.

Deve também ser observado que o padrão RS-232 é o protocolo do nível físico e não define os protocolos de transporte que serão utilizados para a transmissão de dados. Os protocolos de transporte podem variar em função do equipamento de comunicação e do software utilizado.

Tipos de conectores serial num computador.

A maioria dos computadores em que ainda se pode encontrar uma porta serial tem um conector macho DB-9 de 9 pinos. O conector DB-9 está normalmente localizado na placa-mãe do PC, embora em computadores mais antigos possa estar numa placa multi-cartões especial inserida na ranhura de expansão. A versão mais antiga de um conector serial é o DB-2 de 25 pinos.

À diferença de uma porta paralela, os conectores em ambos os lados do cabo serial são idênticos. Uma porta serial contém, além das linhas de transmissão de dados, várias linhas de serviço através das quais é possível transmitir informações de controle entre o terminal (computador) e o dispositivo de telecomunicações (modem). Embora, teoricamente, apenas três linhas sejam suficientes para que uma porta serial funcione: Receber Dados, Transmitir Dados e Terra, a prática demonstra que a presença das linhas de serviço torna a comunicação mais eficiente, fiável, e mais rápida.

Pinout do conector DB9 segundo o padrão RS-232 e a sua correspondência com os pinos do conector DB-25:

GND - Terra, o segundo fio (comum) para todos os sinais. (Os sinais são sempre transmitidos através de dois fios).

TxD - Dados Transmitidos, um canal assíncrono para o envio de dados serial.

RxD - Dados Recebidos, um canal assíncrono para a recepção de dados serial.

RTS- Solicitação Para Enviar, um sinal de controle que indica que o computador tem dados para enviar através do canal TxD para o dispositivo final.

DTR - Terminal de Dados Pronto, um sinal de controle que indica que o computador (terminal) está pronto para comunicar com o dispositivo final.

CTS - Pode Enviar, um sinal de controle que indica que o dispositivo final está pronto para receber os dados do terminal através do canal TxD. Normalmente, este sinal é definido pelo dispositivo final após receber o sinal RTS=Verdadeiro (pedido de transferência) do computador e está pronto para receber os dados. Se o dispositivo final não definir o sinal CTS=Verdadeiro, a transmissão através do canal TxD não será iniciada. Este sinal é utilizado para controlar o fluxo de hardware.

DSR - Conjunto de Dados Pronto, um sinal de controle que indica que o dispositivo final completou todas as configurações e está pronto para começar a enviar e receber dados do computador.

DCD - Portador de Dados Detectado, um sinal de controle que informa ao computador (terminal) sobre a detecção de outro terminal, ou seja, o dispositivo final, por exemplo, um modem, detectou outro modem que deseja inicializar a troca de dados entre os terminais. O modem define um sinal DCD=Verdadeiro, que é detectado na entrada do computador (terminal). Se o terminal estiver pronto para a troca de dados, deve indicar a sua prontidão através da definição de um sinal DTR=Verdadeiro, após o qual a troca de dados entre os dois terminais começará.

RI - Indicador de Toque, um sinal que "avisa" o computador (terminal) que o dispositivo final está recebendo um sinal de chamada.

Como testar a porta COM de um computador

É frequente precisar abrir uma porta COM quando se está reparando ou realizando diagnósticos de um computador. Além disso, pode ser necessário verificar se a sua porta serial funciona. Queimar um elemento é muito simples. A maioria das vezes as portas COM são danificadas quando os usuários desligam os dispositivos incorretamente.

A forma mais simples de verificar o funcionamento de uma interface COM é conectar um mouse nela. No entanto, isto não lhe dará uma imagem completa, visto que o usuário utiliza apenas metade das oito linhas de sinal disponíveis. Apenas utilizando um software sniffer de portas COM especializado (por exemplo, o Serial Port Monitor) você conseguirá testar completamente a porta serial. Descubra a lista dos melhores sniffers de dados serial no nosso novo guia. Abrange tanto soluções sniffer de portas COM de software como de hardware e destaca os evidentes benefícios que se obtêm com cada solução.

Conclusão

Atualmente, as portas serial não são muito utilizadas para a entrada/saída de informação. No entanto, já que existe um grande número de dispositivos baseados em COM, sobretudo equipamentos de telecomunicações, e graças a algumas vantagens do protocolo de transferência de dados serial RS-232, a interface serial ainda é forte em muitas esferas da vida das pessoas.