Trasmissione seriale
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La trasmissione seriale è una modalità di comunicazione tra dispositivi digitali nella quale le informazioni sono comunicate una di seguito all'altra e giungono sequenzialmente al ricevente nello stesso ordine in cui le ha trasmesse il mittente.
Nonostante la maggior complessità architetturale e gestionale rispetto alla trasmissione parallela, la modalità seriale è una delle più diffuse in ambito informatico perché:
- richiede un minor numero di fili con conseguente riduzione dei costi
- è più tollerante rispetto alle interferenze e agli errori di trasmissione
Ovviamente, il circuito trasmissivo più semplice ha come contropartita una maggior complessità di gestione.
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[modifica] Modalità sincrona
I dispositivi digitali, come memorie e microprocessori, di norma lavorano con unità minime di 4 o 8 bit. Nell'architettura dei primi processori, il meccanismo di trasmissione dei dati da un dispositivo all'altro è stato quindi spontaneamente progettato per trasportare i dati utilizzando un filo per bit, a cui vanno aggiunti una connessione di massa e il segnale di clock per la coordinazione di tutte le operazioni. Quest'architettura, detta parallela è tutt'ora usata per le comunicazioni tra gli elementi interni dei computer, come tra la CPU e la memoria, perché non richiede dispositivi di conversione e fornisce alte prestazioni, ma ha mostrato subito dei limiti per la connessione di dispositivi posti ad una certa distanza, sia perché richiede molti fili, con la conseguenza di avere cavi costosi e difficili da intestare, sia perché sensibile ai problemi di diafonia, diversità di lunghezza dei singoli fili e interferenza elettromagnetica. Come prima alternativa alla trasmissione parallela, è possibile trasmettere su un singolo filo tutti i bit in sequenza sincronizzandoli con un segnale periodico (detto clock) trasmesso con un altro filo. Questa modalità, detta sincrona, richiede tre fili (segnale, clock e massa) e permette alte velocità, ma, seppur potendo eliminare il filo di massa, usando la terra, l'uso di un filo di sincronizzazione non la rende adatta, ad esempio, all'uso di impianti già esistenti, come la rete telefonica o quella elettrica.
[modifica] Modalità asincrona
Nella modalità asincrona il trasmettitore e il ricevitore si sincronizzano usando i dati stessi: il trasmettitore invia inizialmente un bit di "partenza", poi il dato vero e proprio (tipicamente cinque o otto bits, con il bit meno significativo per primo), un bit opzionale di "parità", e infine un tempo di "stop" che può avere diverse lunghezze minime (uno, uno e mezzo o due tempi di bit). Il bit di partenza è di polarità opposta alla condizione normale. Il bit di stop è di polarità normale, e crea uno spazio prima della partenza del carattere successivo. La modalità asincrona usa i segnali in modo molto meno efficiente della modalità sincrona, in cui tutti i bit trasportano dati.
I primi dispositivi seriali, usati nelle telescriventi, erano dei commutatori meccanici rotanti, che inviavano i caratteri codificati a 5 bit in formato Baudot al posto del codice Morse. Più tardi, i caratteri vennero codificati usando 7 bit nel formato ASCII. Quando l'IBM realizzo il primo computer, agli inzi degli anni '60, basato su un'architettura a 8 bit, estese anche il codice per utilizzare i 128 caratteri aggiuntivi disponibili: EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).
Nelle telescriventi meccaniche il bit di "stop" è spesso esteso a due bit di tempo, per dare al meccanismo più tempo per terminare la stampa di un carattere. Il bit di parità può essere dispari o pari o omesso. Il bit di parità dispari è più affidabile in quanto assicura che vi sarà sempre una transizione o passaggio di dati consentendo ai dispositivi di risincronizzarsi.
La velocità standard per una dispositivo seriale asincrono dipende dal tipo di linee dati e si misura in bit per secondo (bps) o, in alternativa, in simboli per secondo (baud). Le telescriventi meccaniche standard vanno da 110 a 150 baud, modem da 300 a 56.200 baud e le connessioni Ethernet da 10 Mbps a 1 Gbps.
Le trasmissioni seriali utilizzano differenti cablaggi e voltaggi standard. Nella modalità "Full duplex" sono consentite la trasmissione e la ricezione in simultanea. Nella modalità "Half duplex" si consente invece una trasmissione per volta, in una sola direzione.
[modifica] Standard di trasmissione seriale
Gli standard di trasmissione seriale si differenziano per caratteristiche elettriche e protocollo di trasmissione dei dati.
[modifica] RS 232
Il tipo più comune di protocollo fisico è la RS-232 utilizza due segnali in modalità "Full duplex" più altri di controllo e il comune (massa). Il protocollo indica che si possono utilizzare tensioni che vanno da ±5 V a ±15 V ma la tensione classica è di 12 volt. Quando si trasmette, la tensione di ricoscimento è di +12 volt per l'invio dati e di -12 volt per la trasmissione del bit di spazio. Il dispositivo RS-232 utilizza una notevole quantità di linee ausiliarie di controllo (individuazione segnale di collegamento o "data carrier detect", terminale di dati disponibile o "data terminal ready" e rappresenta il segnale che il computer invia quando è pronto alla trasmissione dati o pronto alla trasmissione, "data set ready", e infine clear to send o request to send).
È definito dalla EIA (Electronic Industries Alliance) come RS-232-C.
[modifica] RS 422 o EIA 422
Un altro standard diffuso, soprattuto in ambito industriale, è il RS-422.La trasmissione usa due conduttori per i dati ed è differenziale, essendo lo stato del dato determinato dalla differenza delle tensioni sui due fili. Dato che il trasmettitore usa le tensioni di 0 e 5 Volt, la differenza letta dal ricevitore dovrebbe essere +5 V o -5 V. Dal momento che entrambi i fili, che dovrebbero seguire lo stesso percorso, sono sottoposti alle stesse cause di rumore elettrico, l'uso di uno schema differenziale rende più resistente ai disturbi la trasmissione. RS-422 è un sistema di trasmissione punto a punto unidirezionale; uno standard con lo stesso schema differenziale per la trasmissione multi-punto è chiamato RS-485 o EIA-485, che usa due fili per la trasmissione half duplex e quattro per quella full duplex. Se il collegamento non è differenziale (sbilanciato) è chiamato RS-423.
