Chắc hẳn khi sử dụng các dòng Router, modem, thiết bị Firewall bạn đọc sẽ không lạ gì với cổng Serial Port được trang bị trên các dòng sản phẩm trên. Tuy nhiên Serial Port là gì? Giao diện kết nối này có vai trò và cách thức hoạt động như thế nào? Việt Tuấn chắc chắn sẽ còn rất nhiều người vẫn chưa có nhiều thông tin về giao diện kết nối đã có phần cũ kỹ này. Vì vậy bài viết ngay sau đây sẽ cung cấp cho bạn đọc cái nhìn toàn diện nhất về Serial port. Hãy cùng tìm hiểu!
1. Serial Port là gì?
Serial Port được được định nghĩa là cổng nối tiếp - Một trong những giao diện kết nối thông dụng có mặt trên hầu hết các thiết bị hiện nay như: modem, router, Firewall, máy in. Serial Port đã được ra đời từ nhiều thập kỷ trước, loại cổng này cho phép truyền tải dữ liệu một cách tuần tự hóa giữa các thiết bị hỗ trợ. Trong quá trình hoạt động, Serial port sẽ lấy một byte dữ liệu và truyền 8 bit trong byte một lần.
Cổng nối tiếp cũng có tên gọi khác là cổng COM (Communication) cho phép giao tiếp hai chiều giữa hai thiết bị để truyền và nhận dữ liệu cùng lúc. Các thiết bị sử dụng cổng nối tiếp sử dụng các đầu kết nối khác nhau để hỗ trợ giao tiếp song công, đồng nghĩa với việc nhận và truyền dữ liệu cùng lúc.
Trong trường hợp các thiết bị sử dụng các đầu kết nối giống nhau, quá trình giao tiếp sẽ bị hạn chế ở chế độ bán song công. Có nghĩa dữ liệu chỉ được truyền theo một hướng tại 1 thời điểm.
2. Serial Port có mấy dạng đầu kết nối?
Serial Port có 2 dạng đầu kết nối, cụ thể là 9 chân và 25 chân:
Đối với dạng đầu cắm 9 chân, mỗi chân sẽ có vai trò riêng như:
- Data Carrier Detect: Xác định tình trạng của kết nối giữa modem và máy tính đã thành công hay chưa.
- Receive Data: Máy tính nhận dữ liệu được gửi từ modem, router
- Transmit Data: Máy tính gửi dữ liệu đến modem.
- Data Terminal Ready: Máy tính thông báo cho modem đã sẵn sàng để giao tiếp.
- Signal Ground: Chân nối đất.
- Data Set Ready: Modem thông báo cho máy tính đã sẵn sàng để giao tiếp.
- Request To Send: Máy tính truy vấn modem có thể gửi dữ liệu được không.
- Clear To Send: Modem thông báo cho máy tính có thể gửi thông tin.
- Ring Indicator: Khi quá trình truyền dữ liệu đã được thực hiện, máy tính sẽ nhận tín hiệu và thông báo được hiển thị.
Đối với dạng đầu cắm 25 chân:
- Not Used: Không được sử dụng
- Transmit Data: Máy tính gửi dữ liệu đến modem.
- Receive Data: Máy tính nhận dữ liệu được gửi từ modem.
- Request To Send: Máy tính truy vấn khả năng gửi dữ liệu của modem.
- Clear To Send: Modem thông báo máy tính về khả năng gửi dữ liệu.
- Data Set Ready: Modem thông báo cho máy tính đã sẵn sàng để giao tiếp.
- Signal Ground: Chân nối đất.
- Received Line Signal Detector: Xác định tình trạng của kết nối giữa modem và máy tính đã thành công hay chưa.
- Not Used: Transmit Current Loop Return (+)
- Not Used
- Not Used: Transmit Current Loop Data (-)
- Not Used
- Not Used
- Not Used
- Not Used
- Not Used
- Not Used
- Not Used: Receive Current Loop Data (+)
- Not Used
- Data Terminal Ready: Máy tính thông báo cho modem đã sẵn sàng để giao tiếp.
- Not Used
- Ring Indicator: Khi giao tiếp đã được thực hiện, máy tính sẽ nhận tín hiệu (được gửi từ modem) và thông báo được hiển thị.
- Not Used
- Not Used
- Not Used: Receive Current Loop Return (-)
Điện áp truyền qua các chân kết nối sẽ có 2 trường hợp: Bật hoặc Tắt:
- Trường hợp bật hay giá trị nhị phân bằng 1, có nghĩa chân kết nối đang truyền tín hiệu từ điện áp -3 đến -25 V
- Trường hợp tắt hay giá trị nhị phân bằng 0, có nghĩa chân kết nối đang truyền tín hiệu giữa mức điện áp +3 và +25 V.
Tìm hiểu thêm: Modem là gì?
3. Cách thức hoạt động của Serial Port
Như đã đề cập tại phần khái niệm, Serial Port hoạt động trên cơ chế tuần tự hóa quá trình truyền tải dữ liệu giữa hai thiết bị. Trong mỗi lần giao tiếp, mỗi 1 byte sẽ truyền 8 bit trong byte một lần. Ưu điểm của Serial Port nằm ở việc một dây có thể truyền 8 bit thay vì sử dụng đến 8 dây đối với cổng Parallel Port (cổng song song). Qua đó giúp giảm chi phí sản xuất cáp và tối ưu khu vực lắp đặt. Tuy nhiên điểm hạn chế nằm ở việc thời gian chuyển dữ liệu trên 1 dây nối duy nhất sẽ chậm hơn rất nhiều so với 8 dây đồng thời.
Cổng Serial Port có khả năng giao tiếp 2 chiều, cho phép các thiết bị kết nối đều có khả năng nhận và truyền dữ liệu đồng thời. Dựa trên việc sử dụng các loại cáp cùng đầu hay khác đầu cắm sẽ quyết định khả năng truyền dữ liệu 1 chiều (bán song công) hay cả 2 chiều (song công) giữa hai thiết bị trong một thời điểm.
4. Lợi ích của cổng nối tiếp Serial Port
Hiện nay Serial port đã dần được thay thế bởi các giao diện kết nối khác như USB, Parallel port bởi tốc độ truyền tải và tính ứng dụng cao hơn. Tuy nhiên không thể phủ nhận những lợi ích mà Serial port mang lại, bao gồm:
- Đáng tin cậy và ổn định: Serial port hỗ trợ cơ chế luồng điều khiển, giúp đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy trong việc truyền thông giữa các thiết bị.
- Tương thích ngược: Serial port có thể tương thích với nhiều giao thức truyền thông khác nhau như RS-232, RS-422 và RS-485. Điều này cho phép thiết lập nhiều kết nối giữa các thiết bị ngoại vi và hệ thống.
- Khoảng cách truyền dẫn xa: Serial port có khả năng truyền dữ liệu trên khoảng cách xa hơn so với giao diện USB port. Vì vậy cổng nối tiếp vẫn được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu truyền dẫn dữ liệu từ xa như các hệ thống kiểm soát công nghiệp hoặc mạng lưới thiết bị mạng doanh nghiệp.
- Giá thành thấp: Serial port thường có chi phí thấp hơn so với các giao diện khác như USB hoặc Ethernet, qua đó tiết kiệm chi phí triển khai.
- Ứng dụng đặc biệt: Serial port được sử dụng để triển khai các hệ thống nhúng, hệ thống điều khiển và giám sát công nghiệp cùng nhiều ứng dụng mạng khác.
5. Giải thích khái niệm luồng điều khiển
Luồng điều khiển là một khái niệm dùng để chỉ cơ chế hoạt động mà một thiết bị thông báo cho thiết bị khác ngừng gửi dữ liệu trong một thời gian để ngăn chặn tình trạng vượt quá bộ nhớ đệm của 1 trong hai thiết bị. Luồng điều khiển sẽ bao gồm 4 lệnh chính là: Request to Send (RTS), Clear To Send (CTS), Data Terminal Ready (DTR) và Data Set Ready (DSR).
Việt Tuấn có thể đưa ra một ví dụ dễ hiểu như sau: Bạn đang kết nối giữa modem và máy tính, modem có khả năng truyền tải dữ liệu ở tốc độ 56 Kbps. Tốc độ truyền tải giữa máy tính và modem là 115 Kbps, nhanh hơn gấp đôi.
Đồng nghĩa với việc trong quá trình giao tiếp, modem sẽ nhận được nhiều dữ liệu đến từ máy tính hơn so với chiều ngược lại. Ngay cả với bộ nhớ đệm 128K để lưu trữ dữ liệu, modem vẫn sẽ nhanh hết dung lượng hơn và quá trình trao đổi dữ liệu sẽ bị ngắt quãng, không ổn định. Vì vậy luồng điều khiển được sử dụng để ngăn chặn tình trạng này.
Với điều khiển luồng, modem có thể ngừng nhận luồng dữ liệu từ máy tính trước khi vượt quá giới hạn bộ nhớ đệm của modem. Máy tính sẽ liên tục gửi tín hiệu Request to Send đến modem và kiểm tra tín hiệu Clear to Send từ phía modem. Nếu không nhận được phản hồi Clear to Send, máy tính sẽ ngừng gửi dữ liệu. Điều này cho phép quá trình hoạt động sẽ diễn ra trơn tru hơn, tránh sự ngắt quãng.
6. Có bao nhiêu loại cổng Serial Port
Hiện nay cổng nối tiếp hay Serial Port vẫn được sử dụng trên nhiều dòng thiết bị CNTT, thiết bị công nghiệp bởi giá thành đầu tư tương đối thấp. Một số cổng Serial Port thông dụng hiện nay có thể kể đến như:
Tiêu chí |
RS-232 |
RS-422 |
RS-485 |
Số lượng thiết bị hỗ trợ |
1 máy phát 1 máy thu |
5 máy phát 10 máy thu cho 1 máy phát |
32 máy phát 32 máy thu |
Loại giao thức |
Song công |
Song công |
Bán song công |
Chiều dài cáp tối đa |
15.25m với 19.2Kbps |
1220m với 100Kbps |
1220m với 100Kbps |
Tốc độ truyền dữ liệu tối đa |
19.2Kbps cho 15m |
10Mbps cho 15m |
10Mbps cho 15m |
Tín hiệu |
Không cân bằng |
Cân bằng |
Cân bằng |
Điện áp đầu vào tối thiểu |
+/- 3V |
0.2V vi sai |
0.2V vi sai |
Dòng điện đầu ra |
500mA |
150mA |
250mA |
7. Tổng kết
Trên đây là những thông tin chi tiết nhất đã được Việt Tuấn tổng hợp về chủ đề Serial port là gì. Hi vọng rằng bạn đọc đã có đầy đủ kiến thức cần thiết nhất về khái niệm, lợi ích, cách thức hoạt động của giao diện kết nối thông dụng này. Đừng quên đón đọc những bài viết của chúng tôi để tiếp cận những kiến thức mới nhất, bổ ích về chủ đề CNTT!
Bài viết hay, rất hữu ích.