Järjestikport

Järjestikport ehk jadaport (ka "jadaliides", "järjestikliides") on RS-232 standardiga ühilduv port arvuti ühendamiseks järjestiksiiniga. Erinevalt paralleelpordist saadetakse andmeid sisse ja välja ühe biti kaupa. Bittide tähenduse ja järjestuse annab ette UART või USART. Järjestikportideks ei nimetata Etherneti, USB, Firewire ja RS-485 standardite järgi töötavaid porte, kuigi ka nende kaudu toimub andmevahetus järjestikku.
Enamik personaalarvutite järjestikporte vastab RS-232C või RS-422 standardile.
Järjestikpordi abil saab arvutit ühendada peaaegu igasugust tüüpi välisseadmega, sealhulgas modemiga, hiirega ja printeriga (kuigi printerid on tavaliselt ühendatud paralleelpordi abil).
Tänapäeval ühendatakse laua- ja sülearvutit välisseadmetega järjestikpordi asemel USB- või FireWire-liidesega. Paljudel arvutitel järjestikporti ei olegi, sest tavakasutajal on seda harva tarvis. Järjestikport on endiselt kasutusel näiteks tööstusautomaatika süsteemides (programmeeritavates kontrollerites), teaduslikes laboriseadmetes ja vöötkoodilugerites. Serverites kasutatakse järjestikporti diagnostikaks ja konfigureerimiseks.
Järjestikpordi eelised on lihtsus, odavus, lai levik ja vähene vajadus tarkvara järele.
Riistvara.
Mõned arvutid, näiteks IBM PC, kasutasid mikrokiipi nimega UART, mis tõlkisid tähti asünkroonsesse seeriasse ja tagasi, ning otsisid automaatselt ajastuse ja kaadri informatsiooni. Väga odavad süsteemid, näiteks algelised personaalarvutid, kasutasid protsessorit väljundisse info saatmiseks ja vastuvõtmiseks. Enne UARTi mikrokiipide levimist oli arvutitel jadaliidese elektroonika jaoks palju mikrokiipe.
Varajastel koduarvutitel olid tihti ebastandardsed jadaliidesed, mille kontaktide asetus ja pinged olid ühildamatud RS-232 standardiga. See oli tihti nii, sest tootjad soovisid sundida kasutajaid ostma ainult nende valmistatud seadmeid.
Odavad protsessorid lubavad nüüd suurema kiirusega, aga keerulisemaid jadaühenduse standardeid, näiteks USB ja FireWire, mis on RS-232 asenduseks. Tänu neile on võimalik ühendada suuremat andmevahetuskiirust nõudvaid seadmeid, näiteks massmälu, heli ja videoseadmed.
Paljudel tänapäeva arvuti emaplaatidel on ikka veel vähemalt üks jadaliides. Väiksemad ja sülearvuti emaplaadid jätavad tihti RS-232 pesa ära, aga elektroonika on enamasti ikkagi olemas. RS-232 standard on nii kaua kasutusel olnud, et kontrollskeemid on läinud väga odavaks. Tihti on kogu vajalik elektroonika ühes kiibis, mõnikord koos paralleelliidese elektroonikaga.
Ühenduspesad.
Kuigi RS-232 standard määras algselt 25 kontaktiga D-type ühenduse, otsustasid paljud koduarvutite disainerid kasutada ainult osa standardist: nad valisid standardiga ühildumise asemel odavama ja kompaktsema ühenduse (Eriti D-Sub-9 versioon, mida kasutati originaal IBM PCl). Alates IBM-PC tutvustamisest ehitati kõik jadaliidesed raha ja ruumi säästmiseks üheksakontaktiliste pesade ja pistikutega. Sellest hoolimata ei tähenda 9-kontaktilise D-sub pesa olemasolu, et see on jadaliides, ega ei pea ka jadaliidese olemasolul olema 9-kontaktilist D-sub pesa, sest seda ühendust kasutatakse ka video, juhtkangi ja muude seadmete ühendamiseks.
Mõned miniatuursed elektroonikaseadmed, eriti graafilised kalkulaatorid, amatöörraadiod ja käsiraadiosaatjad, kasutavad jadaliidest 2,5 või 3,5 mm kõrvaklapipistikut ja kõige lihtsamat kolme juhtmega liidest.
Mitmed Macintoshi hilisemad mudelid eelistasid RS-232-ga sarnast RS-422 standardit, enamasti kasutades saksa Mini-DIN-ühendusi. Macintosh sisaldas enamasti kahte porti printeri ja modemiga ühendumiseks, aga mõned PowerBook sülearvutid omasid ainult ühte kombineeritud pesa.
Standard määrab ühenduseks 20 erinevat signaali. Kuna enamik seadmetest kasutavad ainult väheseid signaale, on enamasti võimalik väiksemaid ühendusi kasutada. Näiteks kasutab enamik IBM-iga ühilduvaid arvuteid 9-kontaktilist DE-9 ühendpesa. Viimasel ajal on kasutama hakatud moodulühendusi, enamasti 8P8C liidest.
Kontaktide asetus.
Järgnevas tabelis on üldiselt kasutatavad RS-232 signaalide ja kontaktide jaotus
Signaalid on nimetatud DTE vaatepunktist, näiteks IBM-PC ühilduva arvuti jadaliides. Maandus on ühine, kuigi Yosti standardil on selle jaoks kaks ühendust. DB-25 liides sisaldab veel teist "kaitsvat maandust", mis tavaliselt, kuid mitte alati, ühendatakse tavalise maandusega kokku.
Pange tähele, et EIA/TIA 561 kombineerib DSR ja RI signaalid, ja Yost standard kombineerib DSR ja DCD.
Tarkvaraline tähistamine.
Tavaliselt kasutavad operatsioonisüsteemid jadaliideste märgistamiseks mingit sümbolite süsteemi. UNIXi-laadsed operatsioonisüsteemid märgivad tavaliselt jadaliideseid /dev/tty* ("tty" on lühend "teletypest" (teletaip)), kus * on terminaliseadet eristav tähis. Microsofti MS-DOS ja Windows viitavad jadaliidestele kui COM-portidele: COM1, COM2 jne. Linuxis on USB-jadaliidesed tavaliselt märgitud kui /dev/ttyUSB*.
Jadaliidese kasutuskohad.
RS-232 standardit kasutatakse paljudes spetsiaalsetes ja iseehitatud seadmetes. Siin nimekirjas on levinud seadmed, mida saab PC jadaliidesesse ühendada. Neist paljud, näiteks modemid ja hiired ei ole enam kasutusel, samas mõni on endiselt saadaval.
Kuna jadaliidese juhtsignaale saab lihtsalt lülitiga sisse ja välja lülitada, kasutavad mõned programmid juhtsignaale väliste seadmete jälgimiseks andmesignaale kasutamata. Levinumad sellistest seadmetest on mõned puhvertoiteallikate mudelid, mis kasutavad kontrollsignaale, et teavitada elektri kadumisest, akude tühjenemisest ja teistest olekutest.
Seaded.
Asünkroonse jadaühenduse jaoks on vaja paika panna palju seadeid: valida kiirus, andmebittide arv, pariteet ja pausi bittide arv. Modernsetes UARTi mikrokiipi kasutavates jadaliidestes seadistatakse kõiki seadeid tarkvaraliselt. 1980. aastatel või varem tehtud riistvara võib nõuda lülitite lülitamist või silluste kasutamist. Seadeid valesti valides ei keelata ühendus vaid kõik vastuvõetud ja saadetud andmed muutuvad suvaliselt. Selle vältimiseks on hilisemate jadasiinide, nagu näiteks Ethernet, FireWire ja USB, seadete kindlaks määramine või valitakse need automaatselt.
Kiirus.
Jadaliidesed kasutavad kahetasandilisi (binaarseid) signaale, ehk siis andmeedastuskiirus on võrdne pulsside arvuga. Standardsed kiirused on saadud teletaipide kiirusi korrutades. Mõned jadaliidesed lubavad valida ka suvalisi kiirusi (näiteks paljud USB jadaliidesed). Siin ja seade peavad olema sama kiirusega. See, kui saab mingit kiirust valida, ei tähenda, et selle kiiruse juures ka ühendus toimib. Kõik jadaliidesed ei suuda kõiki kiirusi valida. Mõned spetsiaalsed protokollid nagu näiteks MIDI seadmed kasutavad teletaipidest erinevaid kiirusi. Mõned jadaliidesed suudavad automaatselt kiirust tajuda.
Kiirus sisaldab ka kaaderdamise bitte (stopp-bitte, pariteedi bitte jne), seepärast on tegelik andmevahetuskiirus madalam kui saatmiskiirus. Näiteks 8-N-1 kaadriga on ainult 80% bittidest andmevahetuseks kasutatavad, iga kaheksa andmebiti kohta saadetakse kaks kaadribitti.
Andmebitid.
Igas kaadris olev andmebittide arv võib olla 5 (Baudot' koodi jaoks), 6 (väga harva kasutatav), 7 (tõelise ASCII edastamiseks), 8 (kõiksugu andmete saatmiseks, suurus on sama mis baidil) või 9 (harva kasutatav). Kõik uuemad rakendused kasutavad standardselt 8 andmebitti. 5 või 7 on loogiline kasutada ainult vanemate seadmetega.
Enamik jadaedastusest on disainitud saatma andmebitte nii, et iga baidi LSB (vähima kaaluga bitt) saadetakse esimesena. Ka võimalik, aga harva kasutusel on suurima kaaluga biti esimesena saatmine. Enamasti pole võimalik valida, mis pidi bitte saadetakse, aga enne saatmist on võimalik tarkvaraliselt bitid ümber pöörata.
Paarsus.
Paarsus on vigade kindlaksmääramise viis. Kui seda kasutatakse, siis lisatakse andmebittidele üks lisabitt, mis on seatud nii, et ühtede arv andmebittides ja paarsusbitis on alati paaris või paaritu arvu (vastavalt valitud seadetele). Kui baidis on vale arv ühtesid siis on andmed järelikult rikutud. Kuigi kui paarisarv bitte on vigased, siis jääb viga avastamata.
Elektromehaanilised teletaibid printisid spetsiaalse märgi, kui andmed olid vigased. Paarsusbitt ei ole piisav, et andmeid parandada, niisiis vea avastamisel peab vea avastaja info uuesti saatmist küsima.
Paarsusbitti saab määrata kas olematuks (N), paaritu (O), paaris (E), märk (M) või tühik (S). Olematu tähendab, et paarsusbitti ei saadeta. Märgi puhul on paarsusbitt alati üks, tühiku korral saadetakse null. Kui väga ebaharilikud rakendused, mis kasutavad paarsusbitti spetsiaalsignaalide edasiandmiseks, välja arvata ei kasutata märk ja tühik paarsusbitti peaaegu kunagi. Paaritust ja paarisbitist on paaritu rohkem levinud, kuna siis on igas kaadris vähemalt üks teistest erinev bitt. Kõige levinum on paarsusbiti ärajätmine ja vigade tuvastamiseks sideprotokolli kasutamine.
Stopp-bitid.
Stopp-bitid saadetakse iga kaadri lõpus, et signaali vastuvõttev riistvara saaks aru kuna saatmine lõppeb. Elektroonilised seadmed kasutavad tavaliselt ühte stopp-bitti. Kui kasutatakse aeglasi elektromehhanilisi teletaipe, võib vaja minna poolteist või kaks bitti.
Märkimisviis.
A/P/S (Andmed/Paarsus/Stopp) märkimisviis näitab ära jadaühenduse kaaderdamisviisi. Kõige levinum kaaderdus on 8/N/1 (8N1). Selle järgi on kaadris 8 andmebitti, paarsusbitt puudub ja lõpus on üks stoppbitt. 7/E/1 (7E1) tähendab, et seitsmele andmebitile lisatakse paaris ("even") paarsusbitt. Kui 8/N/1 seadetega vastuvõtja võtab vastu 7/E/1 andmevoogu siis loetakse ka paarsusbitt andmeteks.
Vookontroll.
Jadaliides võib kasutada rakendusesiseseid signaale andmevoo peatamiseks ja jätkamiseks. Näiteks aeglane printer võib vajada käepigistust jadaliidesega, kus ütleb, et andmevoog peaks seisma jääma nii kauaks, kui printer rida vahetab. Tavalised riistvaralised käepigistused kasutavad RS-232 RTS/CTS või DTR/DSR signaale. Tavaliselt lülitatakse RTS ja CTS välja ja sisse, kui on vaja anda märku andmevoo ajutisest peatamisest, näiteks puhvri täitumise tõttu. DTR ja DSR signaalid on tavaliselt kogu aeg sisse lülitatud ja neid kasutatakse, et anda teisele poolele märku ühenduse olemasolust.
Teine viis vookontrolliks on saata spetsiaalseid märke näiteks XON/XOFF, mis kontrollivad andmevoogu. Need märgid saadetakse vastuvõtja poolt saatja poolele, ehk siis andmevooga vastupidises suunas. XON märk ananb saatjale teada, et vastuvõtja on valmis veel andmeid vastu võtma. XOFF käsib saatjal saatmine lõpetada kuni vastuvõtja on jälle valmis. Need on mitteprinditavad märgid ja neid loetakse printerite ja terminalide poolt käepigistussignaalideks.
Virtuaalsed jadaliidesed.
Virtuaalne jadaliides on standardse jadaliidese tarkvaraline järgitegemine. See liides tehakse tarkvara poolt, mis lubab operatsioonisüsteemis omada rohkem jadaliideseid ilma lisariistvara paigaldamata (näiteks laienduskaarti vms). Erinevalt füüsilisest liidesest on virtuaalsele võimalik määrata ükskõik milline nimi (COM255, VSP33 jne). Arvutis on võimalik tekitada väga palju virtuaalseid liideseid. Ainus piirang on ressursside, nagu operatiivmälu ja arvutusvõimsuse, kogus, mida on vaja nii paljude jadaliideste samal ajal emuleerimiseks.
Virtuaalsed jadaliidesed teevad kogu riistvaralise jadaliidese funktsionaalsust järgi, sealhulgas edastuskiirust, andmebittide arvu, paarsust, stopp-bitte jne. Lisaks lubavad need kontrollida andmevoogu, emuleerides kõiki signaaliliine (DTR/DSR/CTS/RTS/DCD/RI). Virtuaalsed jadaliidesed on levinud Bluetoothiga ja on standardne viis Bluetoothiga GPS-moodulilt andmete saamiseks.
Virtuaalsed jadaliidesed võivad olla kasulikud olukorras, kus füüsilisi jadaliideseid on liiga vähe või nad ei vasta nõuetele. Näiteks paljud virtuaalsed jadaliidesed võivad jagada ühte füüsilisse jadaliidesesse ühendatud GPS-seadme andmeid paljude rakenduste vahel. Teine võimalus on suhelda teiste jadaliidese seadmetega interneti või kohtvõrgu kaudu, kui need on füüsiliselt ühendatud arvutiga (kasutades jadaliidest võrgu kaudu). Kaks arvutit või rakendust saavad ka omavahel suhelda virtuaalse jadaliideseühenduse kaudu. Virtuaalsete jadaliideste emulaatoreid on saadaval paljudele operatsioonisüsteemidele.
Ajalugu.
RS-232-port võeti kasutusele 1960ndatel andmeedastuseks terminaliga, mis koosnes perfolindiriiderist ja lindiperforaatorist ning sisendseadmest, mis sarnanes väga teletaibiga. Kuvaterminalid ilmusid alles 1980ndatel.
RS-232-port teenindas ka modemeid. Kõige levinum oli see terminalide ühendamiseks hostiga, eriti ettevõtte Digital Equipment Corporation toodetes (näiteks VT100). Seda kasutati ka raalprojekteerimises Tektronixi graafikaterminalide ühendamiseks kiirete suurarvutitega.
Et 1980ndatel sai telekommunikatsiooniks kasutada ainult telefonijuhtmeid, mille andmekiirus oli vastuvõtul kuni 1200 bit/s ja saatmisel kuni 75 bit/s, kohandati RS-232 sellega. Andmekiiruseks sai seada 110 – 19 200 bit/s.