Trước tiên hãy xem cách dữ liệu được truyền, không phải số chân của đầu nối
Nối tiếp và song song mô tả cách truyền dữ liệu. Truyền nối tiếp chia một nhóm dữ liệu thành các bit liên tiếp rồi gửi lần lượt qua kênh tương ứng; truyền song song biểu diễn một nhóm bit cùng lúc trên nhiều đường dữ liệu. Cổng nối tiếp máy tính và cổng máy in song song truyền thống là những ứng dụng cụ thể của hai phương thức này, nhưng không thể đồng nhất chúng với mọi công nghệ nối tiếp và song song, cũng không thể kết luận ngay rằng một phương thức luôn nhanh hơn phương thức còn lại.
Điều dễ gây nhầm lẫn nhất tại hiện trường là hình dạng đầu nối. DB9 thường gặp trên các cổng nối tiếp truyền thống, còn DB25 từng được dùng cho cả cổng nối tiếp lẫn giao diện máy in song song; cùng hình dạng vỏ không chứng minh rằng thứ tự dây, điện áp và giao thức phần mềm giống nhau. Trước khi mua bộ chuyển đổi, cần tìm tài liệu thiết bị để xác nhận tên cổng, định nghĩa tín hiệu và mục đích sử dụng, thay vì đếm chân hoặc thử cắm đầu nối.
Bản thân USB cũng là truyền thông nối tiếp, nhưng thiết bị USB không giống cổng nối tiếp COM truyền thống. Máy tính cần trình điều khiển và chức năng thiết bị tương ứng để sử dụng bộ chuyển đổi USB sang nối tiếp hoặc bộ chuyển đổi máy in USB. Coi USB là một sợi cáp có thể chuyển đổi mọi giao diện cũ sẽ bỏ qua việc xử lý giao thức, mạch điện và hỗ trợ phần mềm bên trong bộ chuyển đổi.
UART gửi một byte theo từng bit như thế nào
UART là mạch thu phát nối tiếp không đồng bộ phổ biến. Mạch này chuyển các byte do phần mềm cung cấp thành các bit được sắp xếp theo thời gian, đồng thời ghép các bit nhận được trở lại thành byte. Không đồng bộ nghĩa là bên gửi và bên nhận không dùng chung một đường xung nhịp riêng cho từng bit; bên nhận lấy mẫu dựa trên bit bắt đầu và tốc độ đã được hai bên thống nhất. Điều này không có nghĩa là không có yêu cầu về định thời; nếu tốc độ, số bit dữ liệu, chế độ chẵn lẻ và số bit dừng không khớp, lỗi nhận vẫn có thể xảy ra.
Lấy cấu hình 8N1 phổ biến làm ví dụ: trạng thái rỗi ở mức logic cao, trước tiên gửi một bit bắt đầu mức thấp, sau đó lần lượt gửi 8 bit dữ liệu, thường gửi bit có trọng số thấp nhất D0 trước, và cuối cùng là một bit dừng mức cao. N nghĩa là không có bit chẵn lẻ. Trong ví dụ logic này, một byte chiếm 10 chu kỳ bit, trong đó chỉ 8 là dữ liệu; không thể đồng nhất trực tiếp tốc độ dữ liệu hữu ích khi truyền liên tục với tốc độ bit trên đường truyền.
Các mức cao và thấp trong hình minh họa lớp logic UART, không phải điện áp thực tế tại đầu cắm RS232. Sau UART có thể là RS232 hoặc một mạch thu phát điện khác, mạch này chuyển các giá trị logic thành tín hiệu theo quy định của đường truyền. Cần kiểm tra riêng định dạng UART và giao diện điện RS232; chuyển đổi điện áp chính xác không có nghĩa là thông điệp ứng dụng đã được hiểu hoặc chuyển đổi.
Tại sao giao diện song song vẫn cần tín hiệu bắt tay?
Lấy một quy trình truyền cơ bản của giao diện máy in song song 8 bit truyền thống làm ví dụ: bên gửi trước tiên đặt một byte lên tám đường từ D0 đến D7, sau đó dùng tín hiệu chốt để báo cho bên nhận biết có thể nhận dữ liệu. Bên nhận phối hợp lần truyền tiếp theo với bên gửi dựa trên các tín hiệu điều khiển như trạng thái bận và xác nhận. Các chế độ hoạt động khác nhau có thể sử dụng hướng truyền và định thời khác nhau; không thể coi ví dụ cơ bản này là đặc tả đầy đủ của mọi bus song song.
Gửi cùng lúc không có nghĩa là điện áp trên cả tám đường đều đến đúng cùng một thời điểm. Cáp, mạch kích và tải gây ra sai lệch, nên bên nhận cần lấy mẫu trong khoảng thời gian dữ liệu đã ổn định và chưa thay đổi. Điều này liên quan đến thời gian thiết lập và thời gian giữ: dữ liệu phải ổn định đủ lâu trước và sau khi lấy mẫu. Tăng số đường dữ liệu cũng làm tăng khối lượng công việc kiểm tra thứ tự dây, nối đất, xuyên nhiễu và đồng bộ hóa.
Không thể so sánh nối tiếp và song song chỉ dựa vào tốc độ
Các mức tốc độ thường được cấu hình cho cổng nối tiếp truyền thống tương đối thấp, nhưng điều đó không có nghĩa công nghệ nối tiếp vốn chỉ có thể truyền dữ liệu tốc độ thấp. USB, Ethernet và nhiều giao diện tốc độ cao sử dụng phương thức nối tiếp, dựa vào các cơ chế mã hóa, thiết kế điện và khôi phục xung nhịp khác nhau để đạt dung lượng truyền cao hơn. Không thể có được các giao diện đó chỉ bằng cách tùy ý tăng tốc độ RS232 cũ; thiết bị, cáp, giao thức và phần mềm đều cần hỗ trợ tương ứng.
Truyền song song có thể gửi nhiều bit cùng lúc, nhưng hiệu suất thực tế còn chịu ảnh hưởng của thời gian chờ bắt tay, lập lịch phần mềm, chế độ hoạt động và khả năng xử lý của bên nhận. Truyền nối tiếp có phần phụ trội như bit bắt đầu, bit dừng, bit chẵn lẻ hoặc tiêu đề giao thức. Khi so sánh các thiết bị cũ, cần đo thời gian và tỷ lệ lỗi khi thực sự hoàn thành một tác vụ, đồng thời kiểm tra chiều dài cáp và yêu cầu môi trường, thay vì thay thế các thông số cụ thể bằng nhận định “song song chắc chắn nhanh, nối tiếp chắc chắn truyền xa”.
Tại sao không thể tùy ý dùng thay thế các bộ chuyển đổi USB
Bộ chuyển đổi USB sang nối tiếp thường gồm khối xử lý giao diện USB, UART và mạch thu phát điện. Máy tính gửi dữ liệu qua chức năng cổng nối tiếp do trình điều khiển cung cấp, còn bộ chuyển đổi xuất tín hiệu nối tiếp đã thống nhất ở phía bên kia. Việc có hỗ trợ RS232, RS422 hoặc RS485 và có các đường điều khiển như RTS/CTS hay không phụ thuộc vào model cụ thể; sự hiện diện của đầu nối DB9 hoặc số cổng COM trong phần mềm không đủ để chứng minh có đầy đủ các khả năng này.
Bộ chuyển đổi USB sang máy in song song chủ yếu phục vụ các tác vụ in được hỗ trợ. Bộ chuyển đổi có thể chuyển dữ liệu in do máy tính gửi sang giao diện máy in cũ, nhưng không nhất thiết cung cấp cho ứng dụng quyền truy cập các thanh ghi cổng phần cứng gốc, cũng không nhất thiết hỗ trợ phần mềm điều khiển chính xác từng đường dữ liệu, đường chốt hoặc đọc trạng thái thiết bị ngoại vi. Với các hệ thống từng dùng cổng song song để thu thập dữ liệu, kết nối khóa cứng hoặc điều khiển, không thể suy ra rằng chúng cũng có thể chuyển đổi trực tiếp chỉ vì máy in in được.
Chuyển đổi giữa cổng nối tiếp và cổng song song cũng không chỉ là hàn lại dây cáp. Ngoài kết nối điện, còn có thể cần bộ đệm dữ liệu, chuyển đổi nối tiếp sang song song, xử lý bắt tay và phối hợp giao thức ứng dụng. Nếu ý nghĩa thông điệp ở hai đầu khác nhau, cũng cần chuyển đổi giao thức. Khi mua, cần làm rõ đầu bên kia yêu cầu luồng byte, lệnh in hay một loại giao diện điều khiển nào đó, tránh dùng tên gọi bộ chuyển đổi giao diện để bao hàm mọi khác biệt.
Bộ chuyển đổi nối tiếp sang mạng Feichang giải quyết nhu cầu mở rộng nào?
Mã số 2855 trong trung tâm sản phẩm Feichang tương ứng với bộ chuyển đổi nối tiếp sang mạng công nghiệp FCT-1500. Trang sản phẩm liệt kê từ 1 đến 4 cổng nối tiếp RS232/RS422/RS485, 2 cổng điện Ethernet 100 Mbps và 1 cổng quang 100 Mbps. Vai trò của thiết bị là cho phép các thiết bị nối tiếp được hỗ trợ kết nối hoặc mở rộng qua mạng. Số lượng cổng, chế độ điện và phương thức truyền cụ thể phải được kiểm tra theo phiên bản và cấu hình đặt hàng. Đây không phải bộ chuyển đổi cổng máy in song song truyền thống.
Sau khi dữ liệu từ thiết bị nối tiếp đi vào bộ chuyển đổi, dữ liệu được truyền đến máy chủ hoặc đầu từ xa theo chế độ mạng đã chọn, rồi được xử lý bởi phần mềm hoặc thiết bị tương ứng. Trang này liệt kê TCP, UDP và các chế độ giao thức liên quan; truyền byte trong suốt, truy cập qua cổng nối tiếp ảo và chuyển đổi giao thức ứng dụng là những phương thức hoạt động khác nhau. Không thể suy ra rằng thiết bị sẽ tự động diễn giải mọi lệnh của thiết bị đo hoặc bảo toàn định thời của mọi phần mềm điều khiển cổng song song cũ chỉ vì cổng nối tiếp có thể kết nối mạng.
Cổng quang có thể giúp truyền thông nối tiếp vượt qua khoảng cách tại hiện trường thông qua liên kết quang Ethernet tương thích, nhưng phần điện nối tiếp, phần truyền tải mạng và phản hồi ứng dụng vẫn là ba hạng mục cần kiểm tra. Khi chọn thiết bị, cần xác nhận hướng phát và thu, điều kiện bán song công hoặc song công toàn phần, thứ tự dây kết nối, yêu cầu về phiên mạng và thời gian chờ, sau đó xác nhận tính tương thích của mô-đun quang hoặc cổng quang. Bổ sung cáp quang không tự động tăng tốc độ bit được đặt tại cổng nối tiếp đầu cuối.
Cách tránh đi đường vòng khi chuyển đổi thiết bị cũ
Trước tiên hãy ghi lại hệ thống gốc: mô tả giao diện thiết bị, cáp thực tế, trình điều khiển, thông số cổng và một quy trình truyền thông bình thường. Nếu là cổng song song truyền thống, đặc biệt cần kiểm tra phần mềm có truy cập trực tiếp phần cứng hay không, có cần đọc trạng thái theo chiều ngược lại hay không, hoặc có yêu cầu bắt tay nghiêm ngặt hay không. Nếu là cổng nối tiếp, hãy kiểm tra định dạng dữ liệu, các đường điều khiển, thời gian chờ và giao thức ứng dụng. Khi thiếu thông tin này, thu thập bằng chứng trước sẽ hiệu quả hơn việc liên tục mua các cáp chuyển đổi có hình thức khác nhau.
Sau đó dùng cáp ngắn và thiết bị đối tác đã được xác nhận hoạt động tốt để đối chiếu, kiểm tra một lần gửi và nhận, hoạt động liên tục và cách hệ thống khôi phục. Thử vòng lặp nối tiếp chỉ có thể xác nhận một phần đường gửi và nhận, không chứng minh rằng lệnh thực tế của thiết bị đo đã được thực thi chính xác; thử máy in song song chỉ có thể xác nhận chức năng in tương ứng. Nghiệm thu cuối cùng cần sử dụng tác vụ thực tế, ghi lại kết quả khi ngắt và kết nối lại, khởi động lại thiết bị và thay đổi tải, đồng thời lưu model bộ chuyển đổi, phiên bản trình điều khiển và các thông số để có thể đánh giá việc chuyển đổi đã hoàn tất hay chưa.
Ghi chú nguồn: sơ đồ nguyên lý đã được kiểm tra về nội dung kỹ thuật, dùng để giải thích cơ chế chung, không phải ảnh sản phẩm hay bản ghi đo đạc thực tế. Giao diện, chế độ và khả năng cụ thể phụ thuộc vào model, phiên bản được chọn và kết quả xác minh tại hiện trường.
Nguồn đối chiếu: TI: Tổng quan về giao thức UART và các lỗi
IEEE 1284: Giao diện ngoại vi song song hai chiều cho máy tính
Bộ chuyển đổi nối tiếp sang mạng công nghiệp Feichang FCT-1500
Danh mục bộ chuyển đổi nối tiếp sang mạng Feichang
Chủ đề kỹ thuật liên quan: Cầu nối ngược là gì: sự khác biệt giữa E1 qua IP, mô phỏng mạch và cầu nối Ethernet
Dịch từ bài viết kỹ thuật tiếng Trung. Nguồn được xuất bản lần đầu: 2024-06-28. Nguồn được sửa đổi lần cuối: 2026-10-13T10:22:10+08:00. Đọc nguồn tiếng Trung
