پورت سریال یکی از متداولترین روش های موجود جهت اتصال یک دستگاه به کامپیوتر است . با اینکه سیستمهای جدیدتر سعی در استفاده محدود از پورت سریال را داشته و پورت USB را مورد توجه بیشتر قرار می دهند ولی همچنان دستگاههای متعددی نظیر مودم  از پورت سریال استفاده می نمایند. پورت های سریال یک کانکتور استاندارد و یک پروتکل را بمنظور اتصال دستگاههائی نظیر مودم به کامپیوتر را ارائه می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال می باشند.

مبانی پورت های سریال

تمام سیستم های عامل از پورت های سریال حمایت می نمایند.پورت های موازی در مقایسه با پورت های سریال دارای سرعت کمتری می باشند.پورت های USB طی چند سال اخیر رایج  و طی سالیان آینده جایگزینی مناسب  برای پورت های سریال و موازی خواهند بود.

 پورت سریال، داده ها را بصورت سریال ( دنبال هم ) ارسال و یا دریافت می دارند.در چنین حالتی یک بایت از اطلاعات بصورت هشت بیت یکی پس از دیگری ارسال خواهند گردید. مزیت عمده روش فوق استفاده از یک سیم(کابل) برای ارسال و دریافت داده است . ایراد روش فوق سرعت پایین ارسال اطلاعات با توجه به ماهیت ارسال داده ها است .

قبل از ارسال هر بایت داده، پورت سریال یک بیت "شروع " را ارسال می دارد. بیت فوق صرفا" شامل یک بیت با مقدار صفر است .پس از ارسال هر بایت، یک بیت " پایان " ارسال می گردد. ارسال بیت فوق بمنزله خاتمه ارسال یک بایت خواهد بود. برای کنترل خطاء ممکن است ازیک بیت اضافه با نام Parity نیز استفاده گردد.

پورت های سریال  Communication(COM) port نیز نامیده شده و بصورت دوطرفه می باشند. ویژگی فوق این امکان را برای هر دستگاه فراهم کرده تا  قادر به ارسال و دریافت اطلاعات باشند. دستگاههای سریال از پین های متفاوت برای ارسال و دریافت داده استفاده می نمایند. استفاده از پین های یکسان باعث ارتباطات  از نوع half-dublex خواهد شد و این بدان معنی است که اطلاعات قادر به حرکت صرفا" در یک جهت می باشند. با استفاده از پین های متفاوت امکان ارتباطات Full-duplex فراهم شده و امکان حرکت اطلاعات در دو جهت فراهم خواهد گردید.

عملکرد صحیح پورت های سریال وابسته به یک کنترل کننده خاص با نام Universal Asynchronous Receiver/Transmitte)UART)  است .تراشه فوق خروجی موازی گذرگاه سیستم کامپیوتر را اخذ و آن را بصورت سریال از طریق پورت سریال انتقال خواهد داد. بمنظور افزایش سرعت ، اغلب تراشه های UART دارای یک بافر با ظرفیت شانزده تا شصت و چهار کیلو بایت می باشند. بافر فوق امکان Cache نمودن داده های واصله از گذرگاه سیستم را زمانیکه تراشه مشغول پردازش داده ها و ارسال آنها برای پورت سریال است  را فراهم می نماید. اغلب پورت های سریال دارای نرخ انتقال اطلاعاتی به میزان 115 کیلو بیت در هر ثانیه می باشند.پورت های سریال با سرعت بالا نظیر : Enhanced Serial port)ESP) و Super Enhanced Serial port)Super ESP) دارای نرخ انتقال اطلاعات 460 کیلو بیت در ثانیه می باشند. شکل زیر تراشه UART را نشان می دهد.

 اتصال سریال

کانکنور خارجی برای یک پورت سریال، نه پین و یا بیست و پنج پین است . با توجه به اینکه موارد استفاده اولیه از پورت های سریال مودم بوده است ، وضعیت عملکرد هر پین نیز متاثر از واقعیت فوق بود.

  عملکرد هر یک از پین ها در کانکتورهای نه پین در جدول زیر نشان داده شده است .

 عملکرد هر یک از پین ها در کانکتورهای بیست و پنج  پین در جدول زیر نشان داده شده است .

 کامپیوترهای جدید دارای یک و یا بیش از یک کانکتور Universal Serial Bus)USB) می باشند. کانکتورهای فوق امکان اتصال تجهیزات جانبی متفاوتی نظیر : چاپگر، اسکنر ، دوربین های وب و ... را فراهم می نمایند.سیستم های عامل پورت های USB را حمایت کرده و بدین ترتیب نصب درایور مربوطه بسرعت و بسادگی انجام خواهد یافت .

USB چیست ؟

همواره اتصال یک دستگاه به کامپیوتر و پیکربندی مناسب آن برای استفاده ، یکی از چالش های  اصلی در رابطه با بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر بوده است :

- چاپگرها به پورت موازی متصل شده و اغلب کامپیوترها دارای یک پورت هستند . فرض نمائید که دارای یک Zip drive باشیم . درایوهای فوق نیازمند یک اتصال با سرعت بالا با کامپیوتر می باشند. در صورت استفاده از پورت موازی، از لحاظ سرعت خواسته یک Zip Drive  تامین نخواهد گردید

- مودم ها از پورت های سریال استفاده می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال بوده و در اکثر موارد سرعت مناسبی را دارا نمی باشند.

- دستگاههائی که به سرعت بالائی نیاز دارند بهمراه کارت های خود عرضه می گردند.این نوع کارت ها می بایست در یکی از اسلات های برد اصلی نصب گردند.متاسفانه تعداد اسلات های موجود محدود بوده و در برخی حالات نصب نرم افزار مربوط به کارت دردسرآفرین نیز است .

هدف USB خاتمه بخشیدن به تمام موارد و مشکلات موجود در زمینه بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر است .USB یک روش آسان و استاندارد را برای اتصال  127 دستگاه به کامپیوتر، فراهم می کند. هر دستگاه می تواند شش مگابیت در ثانیه پهنای باند داشته باشد. پهنای باند فوق برای اکثر دستگاههائی که می خواهیم به کامپیوتر متصل نمائیم ، مناسب خواهد بود.

اکثر تجهیزات جانبی که جدیدا" تولید می گردند، دارای یک پورت USB می باشند. چاپگر، اسکنر، موس، دوربین های دیجیتال، دوربین های وب ،مودم، بلندگو، تلفن، رسانه های ذخیره سازی، اتصالات شبکه و ... نمونه هائی از این نوع دستگاهها می باشند.

اتصال یک دستگاه USB به کامپیوتر ساده است . کانکنورهای USB را می توان در پشت سیستم مشاهده و در ادامه کانکنور USB را به آنها متصل کرد. شکل زیر کانکنورهای USB را در پشت سیستم نشان می دهد.

در صورتیکه دستگاهی برای اولین مرتبه ( بار اول ) نصب گردد، سیستم عامل مربوطه آن را تشخیص و با نصب درایور ، عملا" زمینه استفاده از دستگاه فراهم خواهد شد. دستگاههای USB را می توان بدفعات به سیستم متصل و یا آنها را از سیستم جدا کرد.اغلب دستگاههای USB بهمراه کابل اختصاصی خود ارائه می گردند . کابل های فوق دارای اتصالی از نوع A می باشند.شکل زیر یک کانکنور USB را که از نوع A است نشان می دهد.

در صورتیکه دستگاه USB دارای کانکتور A نباشد بهمراه آن سوکتی ارائه شده که می تواند یک کانکنور از نوع B را قبول نماید.

از کانکتور نوع A  برای اتصال به کامپیوتر و از کانکتور نوع B برای اتصال دستگاههای خاص استفاده می گردد.

اغلب کامپیوترهای جدید بهمراه یک و یا بیش از یک سوکت USB ارائه می گردند. با توجه به وجود دستگاههای متعدد که دارای پورت USB می باشند، می توان بسادگی دستگاه مورد نظر را ازطریق پورت USB به یکی از سوکت های USB کامپیوتر متصل نمود.مثلا" می توان به  کامپیوتر یک چاپگر USB ، یک اسکنر USB ، یک دوربین وب USB و یک کارت شبکه USB را متصل نمود. در صورتیکه کامپیونر دارای صرفا" یک کانکتور USB باشد و بخواهیم تجهیزات USB گفته شده را به آن متصل نمائیم چه کار باید کرد؟ برای حل مشکل فوق می بایست یک USB hub را تهیه کرد. USB استاندارد قادر به حمایت از 127 دستگاه است . هاب USB بخشی از استاندارد فوق محسوب می گردد.

شکل زیر یک هاب USB را بهمراه چهار کانکنور از نوع A نشان می دهد.

یک هاب ممکن است چهار و یا بیش از چهار پورت داشته باشد. هاب به کامپیوتر متصل شده و هر یک از دستگاهها به یکی از پورت های هاب متصل خواهند شد. هاب ها می توانند با برق و یا بدون برق باشند. استاندارد USB این امکان را فراهم می سازد که دستگاهها برق مورد نیاز خود را از طریق اتصال USB مربوطه تامین نمایند. یک دستگاه با مصرف برق بالا نظیر اسکنر دارای منبع تغذیه اختصاصی خود است ولی دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس و دوربین های دیجیتال ، برق مورد نیاز خود را می توانند از گذرگاه مربوطه تامین نمایند. در صورتیکه از دستگاههائی نظیر چاپگر و یا اسکنر استفاده می گردد که خود دارای منبع تغذیه اختصاصی می باشند، نیازی به هاب با برق نخواهد بود در صورتیکه از دستگاههای فاقد منبع تغذیه نظیر موس و دوربین استفاده می گردد ، به هاب برق دار نیاز خواهد بود. هاب دارای ترانسفورماتور اختصاصی خود بوده و برق مورد نیاز گذرگاه را تامین خواهد کرد.

ویژگی های USB

USB دارای ویژگی های زیر است :

- حداکثر 127 دستگاه را می توان متصل نمود. ( مستقیما" و یا توسط هاب های USB)

- کابل های  USBبتنهائی قادر به حمایت از طول 5 متر می باشند. در صورت استفاده از هاب حداکثر طول 30 متر خواهد بود.

- نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه دوازده مگابیت در ثانیه است .

- هر دستگاه قادر به درخواست شش مگابیت در ثانیه است . عملا" بیش از یک دستگاه در هر لحظه نمی تواند درخواست شش مگابیت در ثانیه را داشته باشد چراکه از پهنای باند گذرگاه تجاوز خواهد کرد.

- یک کابل USB  دارای دو سیم برای برق ( 5+ ولت و Ground) و یک سیم بهم تابیده برای حمل داده است .

- بر روی سیم برق، کامپیوتر قادر به تامین  برق با حداکثر پانصد میلی آمپر و پنج ولت است .

- دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس می توانند برق مورد نیاز خود را مستقیما" از طریق گذرگاه تامین نمایند.

- دستگاههای USB را می توان هر زمان متصل و مجددا" از سیستم جدا کرد.

- اکثر دستگاههای USB می توانند توسط کامپیوتر و در زمان حالت Power-saving ، به خواب ( غیره استفاده  گردند) روند.

دستگاههائی که به پورت USB متصل می گردند از یک کابل USB که حامل برق و داده است استفاده می نمایند. دو سیم حامل برق ( قرمز - پنج ولت و قهوه ای ( زمین ) یک زوج کابل بهم تابیده برای حمل داده ( زرد و آبی )

زمانیکه کامپیوتر روشن می گردد ، عملیات پرس و جو در رابطه با دستگاههای متصل به گذرگاه  انجام شده  و به هر یک از آنها یک آدرس خاص ، نسبت خواهد شد . فرآیند فوق "سرشماری"  نامیده می شود. دستگاهها نیز زمانیکه به گذرگاه متصل می گردند شمارش می گردند. کامپیوتر از نحوه انتقال اطلاعات توسط دستگاهها با استناد بر یکی از روشهای زیر ، آگاهی می یابد. 

- وقفه : دستگاهی نظیر موس یا صفحه کلید که داده های کمی را ارسال می دارند از روش " وقفه " استفاده می نمایند.

- Bulk ( توده ای ) . یک دستگاه نظیر چاپگر که حجم بالائی از اطلاعات را در یک بسته دریافت می دارد، از روش فوق استفاده می نماید. یک بلاک از داده ها برای چاپگر ارسال و صحت آنها نیز بررسی می گردد.

- Isochronous ( همزمان ) . دستگاههای  نظیر بلندگو از روش فوق استفاده می نمایند. جریان پیوسته ای از داده ها بین دستگاه و کامپیوتر برقرار می گردد.

USB پهنای باند موجود را به مجموعه ای از فریم ها تقسیم و کامپیوتر فریم ها را کنترل خواهد کرد. فریم ها شامل 1500 بایت بوده و هر میلی ثانیه یک فریم جدید، بوجود می آید

اخیرا" استاندارد  USB نسخه دو،  مطرح شده است . بر اساس  استاندارد فوق ، سرعت  ده تا بیست برابر افزایش خواهد یافت . با رسیدن به سرعت های فوق می توان تقریبا" هر نوع دستگاهی را از طریق USB به کامپیوتر متصل کرد. هارد دیسک های خارجی و دوربین های فیلم برداری نمونه هائی در این زمینه می باشند.

 امروزه استفاده از دوربین های وب بسیار متداول شده است . در زمان استفاده از اینترنت و وب ، می توان با نصب یک دوربین به کامپیوتر خود ، امکان مشاهده تصویر خود را برای سایرین فراهم نمود. دوربین های وب دارای  مدل های ساده  تا پیچیده می باشند. استفاده از دوربین صرفا" به وب ختم نشده و امروزه شاهد بکارگیری این نوع از دوربین ها در موارد متفاوت نظیر : ترافیک ، تجارت ، موارد شخصی و خصوصی می باشیم . با نصب یک دوربین وب در مکان مورد نظر،  امکان مشاهده محل فوق  برای علاقه مندان فراهم می گردد.

یک دوربین وب ساده ، یک دوربین دیجیتالی است که به کامپیوتر متصل می گردد. این نوع دوربین ها بمنظور اتصال به کامپیوتر عمدتا" از پورت های USB استفاده می نمایند.( دوربین های اولیه از طریق یک کارت اختصاصی و یا پورت موازی به کامپیوتر متصل می شدند) پس از نصب فیزیکی یک دوربین وب ، درایور مربوطه از طریق سیتم عامل بخدمت گرفته خواهد شد ( پس از تشخیص توسط سیستم عامل ، درایور مربوطه می بایست نصب گردد ) . پس از نصب فیزیکی و نصب منطقی ، امکان استقاده از دوربین قراهم خواهد شد. بدین منظور لازم است که نرم افزار کاربردی مربوطه نیز نصب گردد. نرم افزار فوق ، بصورت تکراری تصاویری  ( فریم ) را از دوربین اخذ خواهد کرد . 

بمنظور استفاده از دوربین های وب در محیط اینترنت به امکانات زیر نیاز خواهد بود :

• 
  

  یک دوربین که  به کامپیوتر متصل شده باشد.

  
  
• 
  

  یک نرم افزار که قادر به تامین فریمها بصورت ادواری ( تکراری) از دوربین باشد.

  
  
• 
  

  یک خط با پهنای باند قابل قبول برای اتصال کامپیوتر به اینترنت

در صورتیکه پهنای باند خط ارتباطی با اینترنت مناسب نباشد ، تصاویر قادر به بازخوانی / بازنویسی مجدد نخواهند بود.

یکی از مسایل مرتبط با دوربین های وب در زمان اتصال به کامپیوتر( از طریق یک کابل USB )، محدودیت طول کابل است . حداکثر طول کابل پنج متر می تواند باشد.. بمنظور حل مشکل فوق می توان ازدوربین هائی که دارای یک کانکتور خارجی ویدئویی می باشند ، استفاده  کرد.