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Was ist ein COM-Port? – Alles über serielle Ports

Editorial Team Editorial Team
Aktualisiert: Oct 31, 2024

Ein COM-Port ist eine Ein-/Ausgabeschnittstelle, die zur Verbindung serieller Geräte mit einem Computer verwendet wird. COM-Ports, auch als serielle Ports bekannt, werden speziell für die Verbindung mit externen seriellen Geräten genutzt. Fast alle modernen Computer sind ohne COM-Ports ausgestattet, aber viele Geräte benötigen weiterhin eine serielle Schnittstelle, wie etwa medizinische Geräte, Laborinstrumente und Kassensysteme, die häufig über eine serielle Verbindung arbeiten.

Dieser Artikel bietet den Lesern einen umfassenden Leitfaden zu COM-Ports.

  • Wir behandeln die Grundlagen von COM-Ports, wie sie funktionieren und ihre Rolle bei der Verbindung von Peripheriegeräten mit Computern.
  • Wir erläutern serielle Ports und die Kommunikationsprotokolle RS-232, RS-485, RS-422 und UART, die zur Steuerung der seriellen Datenübertragung verwendet werden.

Der Leitfaden geht auch auf verschiedene Arten von seriellen Geräten ein und beschreibt deren Einsatz in verschiedenen Anwendungsbereichen wie Brandschutzsysteme, medizinische Geräte, Netzwerke und industrielle Automatisierung. Ziel ist es, unseren Lesern die Bedeutung von COM-Ports zur Unterstützung moderner und älterer Technologien verständlich zu machen.

Inhaltsverzeichnis:
  1. Was ist ein COM-Port?
    1. Wie funktionieren COM-Ports?
    2. Was ist eine serielle Schnittstelle?
    3. Arten von seriellen Ports
    4. Serielle Kommunikationsprotokolle
    5. Was ist ein serielles Gerät?
  2. Wofür werden serielle Ports verwendet?
  3. Die Rolle von COM-Ports in der seriellen Kommunikation

Was ist ein COM-Port?

Die Definition eines COM-Ports, kurz für „Kommunikationsport“, ist eine Schnittstelle für die serielle Datenübertragung, die Daten Bit für Bit überträgt. COM-Ports werden häufig verwendet, um Peripheriegeräte wie Modems, Drucker oder industrielle Geräte an einen Computer anzuschließen. Sie werden in Anwendungen wie medizinischen Geräten und der industriellen Automatisierung eingesetzt, die eine einfache und zuverlässige Schnittstelle benötigen. COM-Ports können entweder hardwarebasierte physische Schnittstellen sein oder durch Software virtualisiert werden, um ihre Funktionalität zu erweitern.
COM/SERIES-Anschluss

Wie funktionieren COM-Ports?

COM-Ports übertragen Daten zwischen einem Computer und einem seriellen Gerät über eine Reihe von Pins. Zu diesen Pins gehören Transmit (TX), Receive (RX), Ground (GND) und Steuerleitungen. Serielle Daten werden in Bitströme umgewandelt und über den TX-Pin gesendet. Die Daten werden über den RX-Pin eines Geräts empfangen und in serielle Daten umgewandelt.

Was ist eine serielle Schnittstelle?

Serielle Schnittstellen übertragen Daten Bit für Bit über einen einzigen Kanal und stellen eine zuverlässige und kostengünstige Kommunikationsmethode dar. Die einfache Verkabelung und geringe Störanfälligkeit von COM-Schnittstellen sorgt für Konsistenz und Zuverlässigkeit, was sie für die Datenübertragung über große Entfernungen besser geeignet macht als komplexere parallele Kommunikationsmethoden.

Arten von seriellen Ports

Es gibt zwei typische Arten von COM-Ports, die als männliche Anschlüsse mit entweder 9 oder 25 Pins verfügbar sind.
Die zur Verbindung von seriellen Kabeln verwendeten Ports sind entweder 9- oder 25-polige weibliche Anschlüsse. Die standardisierte Benennung eines Computers bezeichnet die seriellen Ports als COM1 und COM2. LPT1 wird für parallele Ports verwendet.
Jeder Pin hat eine bestimmte Funktion, die mit dem Senden und Empfangen von Daten zusammenhängt. Alle Schnittstellen, die dem RS-232-Protokoll entsprechen, gelten als serielle Ports.
DB9
DB25

Serielle Kommunikationsprotokolle

Verschiedene Protokolle unterstützen die serielle Kommunikation. Die am häufigsten verwendeten Protokolle sind:

  • RS-232: Das RS-232-Protokoll ist eines der ursprünglichen seriellen Protokolle und wird häufig zur Implementierung serieller Kommunikation verwendet. Ein RS-232-Port unterstützt die Kommunikation über kurze Distanzen von bis zu 15 Metern und bietet niedrige Datenübertragungsraten, was es zu einer exzellenten Methode macht, um einfache Verbindungen zwischen einem Computer und peripheren seriellen Geräten herzustellen.

  • RS-422: Ein RS-422-Port bietet Unterstützung für höhere Datenübertragungsraten über längere Distanzen als eine RS-232-Schnittstelle. Das Protokoll wird oft in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt, wo eine hohe Datenintegrität erforderlich ist. Das RS-422-Protokoll unterstützt die Kommunikation zwischen mehreren Geräten mit einem Sender und mehreren Empfängern.

  • RS-485: RS-485 ist ein fortschrittliches Protokoll für komplexe industrielle Umgebungen. Ein RS-485-Port bietet eine höhere Datenübertragungskapazität als RS-232 und unterstützt Entfernungen von bis zu 1200 Metern. Das Protokoll ermöglicht die Verbindung mehrerer Geräte auf einem einzigen Bus und wird häufig in Steuerungssystemen und der industriellen Automatisierung verwendet.

  • UART: Der Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) ist eine Hardwarekomponente, die Daten zwischen seriellen und parallelen Ports umwandelt. UART unterstützt die serielle Datenübertragung und sendet Informationen Bit für Bit. Am anderen Ende der Verbindung wird die Information in ein vollständiges Byte umgewandelt. Die UART-Technologie ermöglicht die Kompatibilität zwischen parallelen und seriellen Ports zur Datenübertragung.

Was ist ein serielles Gerät?

Serielle Geräte sind elektronische Geräte, die für die Unterstützung der seriellen Datenübertragung entwickelt wurden, bei der Bits nacheinander über einen einzigen Kanal übertragen werden. Die Einfachheit und Zuverlässigkeit der seriellen Datenübertragung macht sie zu einer beliebten Wahl, wenn Datenkonsistenz und -integrität entscheidend sind. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für die verschiedenen Arten von seriellen Geräten, die heute verwendet werden.
Serielle Geräte
  • Produktionsdrucker: Hochleistungs-Produktionsdrucker verwenden serielle Schnittstellen, um Daten zwischen Druckservern oder Computern zu übertragen. Diese Kommunikation ermöglicht die Verwaltung großer Druckaufträge, um Genauigkeit bei der Herstellung von Etiketten, Büchern und Verpackungen sicherzustellen.

  • 3D-Drucker: Serielle Kommunikation überträgt die detaillierten Anweisungen, die für den Aufbau von Modellen mit 3D-Druckern erforderlich sind. Serielle Schnittstellen empfangen Anweisungen, die Einstellungen und Bewegungen des 3D-Druckers steuern.

  • Industrieroboter und Automatisierung: Spezialisierte Geräte für die industrielle Automatisierung wie Roboter kommunizieren über serielle Schnittstellen mit Steuerungssystemen. Für präzise Aufgaben wie Schweißen oder das Zusammensetzen von Komponenten ist eine genaue Kommunikation erforderlich.

  • CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control): CNC-Geräte wie Fräsen, Drehmaschinen und Router benötigen präzise Kommunikation, die serielle Schnittstellen bieten. Genaue Anweisungen unterstützen den Betrieb, wenn die Maschine für das Fräsen oder die Fertigung eingesetzt wird.

  • Automatisierte Transportsysteme (AGVs): AGVs werden häufig für den Materialtransport in Fabriken und Lagern verwendet. Diese autonomen Fahrzeuge nutzen serielle Protokolle, um mit den Steuerungssystemen zu kommunizieren. Dies optimiert die Navigation durch die Einrichtung und koordiniert Bewegungen mit anderen automatisierten Systemen und Geräten.
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Wofür werden serielle Ports verwendet?

Im Folgenden sind einige Anwendungsbereiche von COM-Ports in Wirtschaft und Industrie aufgeführt:

  • Industrielle Automatisierung: COM-Ports sind entscheidend für die industrielle Automatisierung, da sie die Kommunikation zwischen SPS, Sensoren, Controllern und anderen automatisierten Geräten ermöglichen. Serielle Ports bieten Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs), sodass Bediener mit Geräten interagieren und Maschinen steuern können.

  • Fernzugriff auf Brandschutzsysteme: Moderne Brandschutzsysteme verwenden Hardware und Software, um potenzielle Probleme zu erkennen und Warnungen an zuständiges Personal zu senden. Fernüberwachungssysteme nutzen serielle Geräte, die an zentrale Steuerungspaneele angeschlossen sind.

  • Medizinische Geräte: Ein Labor-Informations-Management-System (LIMS) ist eine Softwarelösung zur Automatisierung von Arbeitsabläufen und zur Nachverfolgung zur Effizienzsteigerung. Das System kommuniziert über serielle Ports mit Laborinstrumenten.

  • Verbraucherelektronik: Viele Konsumgüter nutzen COM-Ports für eine einfache und präzise Kommunikation. Beispiele sind Barcode-Scanner, Messgeräte und GPS-Geräte.

  • Landwirtschaftsmanagement: Viele Geräte, die in der modernen Landwirtschaft verwendet werden, kommunizieren über serielle Ports. Eine Vielzahl von seriellen Geräten wird zur Überwachung der Tiergesundheit, zur Automatisierung der Bewässerung und für viele andere landwirtschaftliche Aktivitäten eingesetzt.
Hinweis: Wenn Sie über Ethernet oder ein anderes Netzwerk (TCP/IP, LAN, WAN) mit einem seriellen Port arbeiten müssen, verwenden Sie die Software von Electronic Team. Der Serial to Ethernet Connector ist eine einfache Lösung zur gemeinsamen Nutzung des COM-Ports.
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Die Rolle von COM-Ports in der seriellen Kommunikation

Ein Verständnis der Funktionsweise von COM-Ports hilft Ihnen dabei, serielle Geräte und Systeme besser zu verwalten und zu optimieren. Dieses Wissen kann verwendet werden, um industrielle Ausrüstung effizient zu konfigurieren, Kommunikationsprobleme zwischen Geräten und Computern zu beheben oder die Netzwerkkommunikation zu verbessern. Die Funktionsweise von COM-Ports zu kennen, ist auch beim Umgang mit Konsum- oder medizinischen Geräten nützlich.

COM-Ports sind eine wesentliche Komponente der seriellen Kommunikation. Durch die Übertragung eines einzelnen Bits pro Übertragung bietet die serielle Kommunikation eine höhere Zuverlässigkeit als parallele Kommunikationsmethoden. Der stetige Datenfluss, den COM-Ports bieten, ist für industrielle, medizinische und andere Systeme von entscheidender Bedeutung, die auf eine hohe Datenzuverlässigkeit angewiesen sind.

Häufig gestellte Fragen zum COM-Port

Ein virtueller serieller Port ist eine Softwarelösung, die die Funktionalität einer seriellen Schnittstelle emuliert, um die Kommunikation mit seriellen Geräten über ein Netzwerk oder eine andere physische Schnittstelle zu ermöglichen. Virtuelle serielle Ports sind besonders wichtig, wenn serielle Anwendungen auf Computern ohne physische serielle Schnittstellen verwendet werden. virtueller serieller Port

Die Sicherheit Ihrer Netzwerkverbindungen hängt von der gewählten Lösung ab. Der Serial to Ethernet Connector von Electronic Team ist eines der zuverlässigsten Programme, wenn es um die Sicherheit der Datenübertragung geht. Diese Anwendung bietet fortschrittliche Datenverschlüsselung, die Ihre Daten vor unbefugtem Zugriff oder Abfangversuchen schützt. Das bedeutet, dass alle Verbindungen, die Sie mit dieser Software herstellen, absolut sicher sind.
Mit dem Serial to Ethernet Connector können Sie eine unbegrenzte Anzahl echter und virtueller COM-Ports gleichzeitig freigeben.
Im Netzwerkjargon bezeichnet serielles Tunneling die Erstellung einer Verbindung zwischen COM-Ports zweier serieller Geräteserver über Ethernet. Die übermittelte serielle Daten werden in beide Richtungen in TCP/IP-Pakete umgewandelt und über Ethernet geleitet.
In RS-232-Anschlüssen wird die Datenübertragungsrate in Bits pro Sekunde (bps) gemessen. Die Standardübertragungsraten für asynchrone serielle Kommunikation umfassen:

110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 56000, 57600, 115200, 128000 und 256000 bps. Beachten Sie, dass diese Werte die effektive Übertragungsrate angeben, d. h., sie wird ohne die Berücksichtigung der Steuerbits – Start, Stopp und Parität – gemessen.

Über lange Zeit wurde eine Übertragungsgeschwindigkeit über 115.200 bps von keinem Betriebssystem oder Gerät unterstützt. Dank moderner Fertigungstechnologien und fortschrittlicher Chipsätze in aktuellen Mainboards ist es jedoch möglich, die Datenübertragungsrate auf über 1 Mbit/s zu erhöhen.

Beachten Sie, dass die Datenübertragungsrate stark von der Länge des Verbindungskabels und seiner Führung im Verhältnis zu Stromleitungen abhängt.
Gemäß dem RS-232-Standard beträgt die maximale Kabellänge 50 Fuß (oder 15,24 m).
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