串行端口在工业单板计算机中的应用

许多工业单板计算机仍然带有串行端口。这个接口，有时被称为 COM 端口，已经在板卡和系统上使用了很长时间。事实上，这种连接器的首次广泛出现是在 1980 年代初期，但最初的规范可以追溯到更远的 1960 年代。请注意，RS-232 串行接口是最初的 PC 标准，而 RS-485 和 RS-422 是工业单板计算机 （SBC） 的流行选项，因为它们提供更长的距离、抗噪性和多点功能。

串行端口最初是 25 针连接器，一次一位地传输传入和传出信息，与同时传输多个位的并行端口不同。从个人计算机的第一天开始，串行端口就被用于将数据从计算机传输到各种外部设备，例如调制解调器和键盘和鼠标等输入设备。这些端口由 UART（通用异步收发器）芯片控制。UART 将数据从并行转换为串行。更流行的 9 针版本后来出现。

串行端口的明显替代品是通用串行总线，又名 USB。这个现在无处不在的接口是在 1990 年代中期由包括英特尔、微软、康柏、LSI、苹果和惠普在内的众多行业领导者开发的。它过去和现在都由 USB 实施者论坛 （USB-IF） 管理。USB 1.0 以 12 Mbits/s 的速率传输数据。该标准的修订版 1.1 增加了在必要时以 1.5 Mbits/s 的较低速度运行的能力，以用于较低带宽的设备。

USB 在 2001 年左右随着 2.0 的发布而真正出现，它将传输速率提高到 480 Mbits/s。2.0 的一个关键特性是它对原始标准的向后兼容性，因此在未来的大多数平台上都包含它是不费吹灰之力的。并且端口的数量使得支持硬件（包括接口IC）非常经济非常迅速。

回到传统的串行接口。如果我们有一个更快且在行业中无处不在的替代方案，为什么我们仍然将它包含在我们的董事会中？第一个原因是仍有大量设备仍在使用串行接口。例如，今天出货的许多传感器仍然严重依赖串行端口连接。从设备端看，串行接口很简单，在大多数情况下只需要一个 UART 和收发器。这使串行传感器和数据采集设备保持简单、低成本和可靠。

尽管多年来人们一直在说串行接口最终会被放弃，但由于设备数量众多，我只是认为不会很快发生这种情况。我们的一位客户提供的一个具体示例是自动叉车设备和其他使用激光传感器进行方向和接近度的系统。基本上，它们使用连接到简单串行接口的传感器来防止叉车碾过某人。它相对较快，但仍然很简单。

我们还没有完全从串口切换到 USB 的另一个原因是因为它是一个专用接口。使用 USB，您必须设置所有参数，以便在系统启动时识别基于 USB 的设备。这是因为它希望成为规范中所述的即插即用设备。但是，这意味着您必须为每个端口配置它。使用串行，您有一个已知的固定地址，并且您将设备锁定到该地址并且它不会改变。因此，操作系统不会在每次启动时都试图弄清楚该设备是什么。

话虽如此，串行端口可能不会很快走上 VHS 的道路。它仍然是连接相对低速设备的流行且支持良好的接口。例如，一种继续使用串行接口的流行 SBC 是WINSYSTEMS 的 PX1-C415。它采用 PC104 外形尺寸并具有 PCIe-104 OneBank 扩展，配备最新一代 Intel Atom E3900 系列 SoC 处理器。该板的小尺寸、坚固的设计和扩展的工作温度使其适合工业物联网应用和工业控制、运输、军用/COTS 和能源市场中的嵌入式系统。

审核编辑：郭婷