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Cos’è una porta seriale: una breve guida

La porta seriale, detta anche porta COM, è una interfaccia di ingresso e di uscita tradizionale per i computer, che ritroviamo su alcuni apparati medici, sistemi di vendita, strumenti di laboratorio e dispositivi più datati.

Le porte seriali sono bidirezionali, ovvero permettono sia l’invio che la ricezione di dati bit per bit. La serial port è presente nell’ambito tecnologico da prima dei PC dotati di architettura IBM, e sui primi dispositivi su cui erano presenti era utilizzata per connettere le periferiche.

Essa è ovviamente differente dalla porta parallela, che era utilizzata per connettere le stampanti. Il nome di porta COM sta infatti per comunicazione, e infatti viene utilizzata soprattutto per i dispositivi di comunicazione, come ad esempio i modem, ma ciò non toglie che possa essere utilizzata anche per altre periferiche seriali, come i mouse.

Attualmente in realtà questa porta non è più molto usata, in quanto è stata in gran parte sostituita dalla porta USB, la cui implementazione è molto semplice e non richiede conoscenze molto specifiche. È importante però conoscere le specifiche di questa porta seriale anche se un po’ datata, in quanto gli standard moderni di compatibilità tra apparecchiature seriali sono nati dai concetti di porte COM.

Questo perché in passato quasi la totalità delle apparecchiature erano sempre esterne al computer, anche il GPS ad esempio, e quindi dovevano essere connesse con cavi seriali alle porte del PC, e la comunicazione seriale era possibile specificando il corretto numero di porta e la velocità di trasmissione dei dati.

Oggi invece i computer sono prodotti con già un certo numero di porte USB equipaggiate e non con le serial port, e molte apparecchiature sono inserite direttamente in essi, come appunto il GPS. Proprio per questo a volte gli utenti possono aver bisogno di ricorrere a dei convertitori da USB a seriale, come quelli offerti da Moxa Distry Shop.

Vediamo di seguito quali sono allora le caratteristiche delle porte seriali.

Differenze tra porta seriale e porta parallela

La prima differenza che possiamo sottolineare tra questi due tipi di porte è il fatto che le porte seriali trasmettono dati bit per bit su una solo linea e non su linee diverse alla volta. Il nome seriale deriva dal fatto che questi bit vengono raggruppati appunto in una serie di dati con all’inizio un bit di avvio e alla fine un bit di arresto.

La porta seriale è dotata di due linee attraverso le quali vengono trasmessi questi dati, e in particolare questi vanno dal terminale ovvero dal PC al dispositivo di comunicazione e viceversa. Oltre a queste troviamo una serie di linee di controllo.

A garantire un corretto funzionamento del sistema, le porte sono affidate a un chip di controllo specifico che è detto UART, vale a dire Universal Asynchronous Receiver/Transmitter. Questo riesce a supportare un tasso di trasferimento di dati anche piuttosto alto, fino a 115,000 baud (bit/s), anche se c’è da specificare che quello che sarà il reale trasferimento di dati dipende dalle caratteristiche intrinseche dei dispositivi di comunicazione. Inoltre il l’UART ha anche il compito di convertire il codice seriale in parallelo e viceversa.

Il segnale elettrico utilizzato dalle porte seriali ha un voltaggio abbastanza alto, ovvero fino a +15V e -15V. lo zero logico è invece di +12 V, e questo permette una grande immunità al disturbo, anche se sono richiesti dei circuiti piuttosto complessi proprio a causa di questi alti voltaggi.

Le porte seriali: dove si usano?

Abbiamo già accennato al fatto che queste porte non sono più molto utilizzate al giorno d’oggi, a causa appunto del maggiore utilizzo delle porte USB, più veloci e compatte. È difficile trovare ad oggi modem esterni con porta COM o anche altri dispositivi come i mouse.

Alcuni dispositivi per usi molto specializzati, come ad esempio gli scanner per i codici a barre, strumenti industriali, telecamere di sorveglianza, schede madri ecc. utilizzano però ancora porte seriali per connettersi ai propri computer. Dunque il protocollo RS-232 (altro nome per la porta seriale) è ancora utilizzato in alcuni ambiti, e in un certo senso apporta ancora alcuni vantaggi. Infatti l’RS-232 standard a 9600 bps può raggiungere una lunghezza di comunicazione con cavo schermato di 15 metri, mentre l’USB non va oltre i 5 metri.

Oltre a questo vantaggio possiamo citarne altri, ad esempio:

  • I costi dell’interfaccia sono più bassi, in quanto sono necessari molti meno fili conduttori.
  • Il minor numero di fili rende più semplice l’interfaccia tra dispositivi trasmittenti e dispositivi riceventi.
  • I protocolli seriali sono di facile implementazione.

Le funzioni predefinite di una porta seriale sono:

  • Numero di bit di interruzione
  • Controllo del flusso
  • Dimensione di un blocco di dati
  • Velocità di trasferimento dati
  • Modalità del rilevamento di parità
  • Numero IRQ
  • L’indirizzo della porta I/O di base

I diversi tipi di porte seriali

A seconda dei diversi pacchetti di parametri e delle diverse strutture del protocollo troviamo diverse interfacce per la comunicazione dei dati. Di seguito elenchiamo alcune di quello tuttora più comuni:

  • RS-232
  • RS-485
  • RS-422
  • CAN
  • I2C
  • I2S

La porta seriale virtuale

Questo futuristico nome sta ad indicare un driver software che permette di emulare una porta seriale fisica. In poche parole, questo driver permette di aggiungere delle porte seriali al PC senza l’utilizzo di altre apparecchiature fisiche, come possono essere ad esempio le schede di espansione. Questa è una soluzione interessante se mancano porte seriali reali in un determinato sistema.

Dunque un dispositivo seriale remoto ha così l’opportunità di essere emulato su un PC per comunicarci come se fosse realmente e fisicamente connesso con esso. A creare questa porta COM virtuale è un’applicazione specializzata, e le applicazioni che comunicano con questa porta virtuale riconosceranno questa interfaccia come se fosse fisica.

Ciò permette di creare una compatibilità tra un programma seriale più classico e datato con una strumentazione più moderna. Per quanto riguarda la configurazione di queste porte virtuale, questa è identica a quella che viene fatta per quelle fisiche. Il vantaggio è che queste porte non sono ingombranti, ovviamente, essendo virtuali, eppure sono comunque molto complete e si adattano alle più moderne esigenze e strumentazioni.

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