Но это устарело — нет

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2013

William Wong

Electronic Design

Последовательные порты больше не применяются в ПК, но можно ли утверждать, что они вышли из употребления полностью?

В заголовке используется идиома, которая устарела или, по крайней мере, вышла из моды, но ее смысл разработчики встраиваемых систем должны помнить. То, что может быть устаревшим в одной области применения, вовсе не обязательно будет таковым в других областях. В частных случаях старые технологии все еще могут быть лучшим выбором, поэтому не стоит игнорировать какое-либо решение только потому, что оно кажется вам устаревшим.

В сфере встраиваемых систем можно найти массу примеров, когда многие считают, что давно применяемые технологии уже устарели, а на практике эти старые решения являются очень важной частью современной электроники. Скажем, порт последовательной передачи данных. Это как раз та технология, о которой непосвященный человек думает, как об исчезнувшей, потому что, глядя на такие электронные устройства, как ПК, ноутбуки и планшеты, где порт USB и беспроводное соединение стали уже нормой, он не находит никаких последовательных портов. Действительно, в этой области классический последовательный порт исчез, но лишь немногие знают, что он просто скрылся за адаптером USB. Последовательный порт по-прежнему используется в отладочных интерфейсах множества платформ, даже если у них имеется разъем USB. Таким образом устроена, например, плата Turtlecore (Рисунок 1). Я пользуюсь эмулятором последовательного порта терминала minicom для связи с модулем Gumstix роботизированной платформы.

Рисунок 1.	Плата TurtleCore вставляется в iRobot Create.

USB имеет много преимуществ перед последовательными портами, поэтому он доминирует в мире ПК и мобильных систем. Один интерфейс USB может работать с несколькими устройствами. USB 3.0 намного превосходит обычные последовательные интерфейсы, а его профили и классы обеспечивают такой уровень стандартизации интерфейса программирования приложений, о котором не могли и мечтать разработчики устройств с последовательными портами. Это позволяет USB-устройствам различных производителей обмениваться данными без изменения программного обеспечения хоста. Немногие помнят то время, когда каждое USB-устройство, включая флеш-накопители, поставлялось со специальным драйвером.

Материнские платы встраиваемых систем изобилуют последовательными портами RS-232/422. На типичной материнской плате ПК имеются только порты USB, а также слоты PCI Express, разъемы SATA/SAS и, возможно, разъемы для ввода/вывода видео и аудио. Последовательные, параллельные порты и порты PS/2 для подключения клавиатуры заменены портами USB. Порты PS/2 устарели, но последовательные и параллельные интерфейсы все еще живы.

Множество материнских плат для встраиваемых систем имеют до полудюжины разъемов последовательных портов. Все потому, что они обеспечивают стандартный интерфейс, легко подключаются и легко программируются. Это избавляет от проблем при программировании хоста и разработке устройства. Затраты невелики, и последовательные интерфейсы имеют ряд преимуществ по сравнению с USB, включая большее расстояние передачи данных и лучшую устойчивость к электромагнитным помехам, особенно на больших дистанциях. Кроме того, интерфейс может работать без дополнительной обвязки, если используется внутри системы, или хост и устройство размещены на одной плате.

У последовательных портов имеются конкуренты, такие, как интерфейсы SPI и I²C, но широкая публика не знает о них. Зато они хорошо известны разработчикам встраиваемых систем и также критикуются при сравнении с PCI Express, MIPI и USB. Тем не менее, каждый из них имеет свою нишу, которую не займут другие.

Если вы думаете, что последовательные порты являются единственным исключением в устаревшей идиоме, тогда приглядитесь ко всем тем технологиям, которые вы используете сегодня. Сравните VME и VPX, CompactPCI и CompactPCI Serial, PC PCI и PCI Express. Переход на высокоскоростные последовательные интерфейсы идет полным ходом, но эти платформы с параллельной шиной все еще могут многое предложить и не канут в лету.

Как и последовательных интерфейсов, на новых материнских платах для ПК и ноутбуков нет интерфейсов PCI, и даже более старых ISA. PCI Express одержал победу. А теперь посмотрите в сторону встраиваемых систем, где PCI, и даже ISA, живее всех живых. Почему? Высокоскоростные интерфейсы избыточны для многих приложений, особенно в системах управления. Их сложнее проектировать и дороже создавать. Попробуйте реализовать PCI Express Gen 3 на одно- или двухсторонней материнской плате любой сложности. Это можно сделать, но с большим трудом.

Поэтому, прежде чем утверждать, что какая-либо технология устарела, стоит присмотреться внимательнее. Может быть, она и не подходит для вашего решения, зато дает возможность выбора.