コンピュータのシリアル ポートは、シリアル デバイスをコンピュータに接続し、コンピュータが一度に 1 ビットずつデータを送受信できるようにする非同期ポートです。これは PC 上の接続の一種であり、最も古い種類のインターフェイスの 1 つです。ゲーム コントローラーやマウスなどの周辺機器をコンピューターに接続するためによく使用され、かつてはプリンターや外部モデムの接続に使用されていました。たとえば、モデムは通信ポート 1 に接続し、マウスは通信ポート 2 に接続する場合があります。最新のシリアル ポートは産業機械システムや科学機器で使用されており、通常は IBM 互換コンピュータに COM (通信) ポートとして搭載されています。下の図は、ケーブル上の DB9 シリアル コネクタの例です。
RS-232 ポートまたは COM ポートとも呼ばれる場合があり、そのデータ転送速度はパラレル ポートに比べて遅くなります。シリアル ポートには DB25 と DB9 の 2 種類があり、DB25 は 25 ピン接続、DB9 は 9 ピン接続です。シリアル ポートは一度に 1 ビットのデータのみを送信できるオス ポートですが、パラレル ポートは同時に複数のビットを送信できるメス ポートです。
新しいコンピュータではシリアル ポートが、より高速で互換性の高い USB ポートに置き換えられました。システム リソース構成は、COM1、COM2、COM3、COM4 などによって識別されます。各 COM 位置は、入出力 (I/O) としての割り込み要求 (IRQ) アドレスを特徴付けます。シリアル ポート規格である RS-232 は、一般に DTE (データ端末装置) および DCE (データ端末装置) と呼ばれるデバイス間のシリアル通信を送信するために使用されます。コネクタの多くは大きくてあまり使用されていなかったため、標準では 25 ピンが使用され、小型の DE-9 コネクタが普及しました。
シリアル通信には外部データストレージユニットなどのより高速な通信が必要でした。より高速なインターフェイスは、FireWire とユニバーサル シリアル バス (USB) によって導入されました。この新しいテクノロジーはデイジーチェーンとして知られており、同じバス上で高速でデータを転送できる機能を備えています。現代では、シリアル ポートの使用はさらに一般的ではありません。使用されることはほとんどありませんが、フラット スクリーン モニター、LCD ディスプレイ、GPS 受信機、LED ディスプレイ、およびバーコード スキャナーで通信デバイスとして使用されています。
シリアルポートの識別
上の画像には DB9 シリアル ポートが表示されており、すぐに識別できます。接続は文字 D の形をしており、9 つのピンとオス コネクタが付いています。
シリアルポートの用途
多数のハードウェア コンポーネントを含むリストを以下に示します。これらを購入してシリアル ポートで使用できます。
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シリアルポートのピン情報
DB9 コネクタのすべてのピンを、その目的と信号名も含めてリストしたものを以下に示します。さまざまなコンピュータでは、シリアル ポートには「10101」というラベルが付いています。これらの数値は 0 と 1 であり、2 進数を表します。ユーザーは数字「1」を文字「I」として解釈し、ゼロを文字「O」として解釈することもできます。これは「IOIOI」ポートとして知られる場合があります。
| ピン | 信号名 | 目的 |
|---|---|---|
| 1 | DCD | データキャリア検出 |
| 2 | 受信データ | 受信データ |
| 3 | 送信データ | 送信データ |
| 4 | DTR | データターミナル対応 |
| 5 | グランド | シグナルグランド |
| 6 | DSR | データセットの準備完了 |
| 7 | RTS | 送信リクエスト |
| 8 | CTS | 送信可 |
| 9 | RI | リングインジケーター |
シリアルポートが古い
2000 年代初頭に USB およびワイヤレス接続の使用が開始されると、シリアル ポートの使用は段階的に廃止されました。シリアルと比べて、USB は複雑さが少なく、使いやすく、はるかに高速でした。現代では、入力やその他の周辺機器に必要な古いシリアル ポートを備えたコンピュータ システムを見つけるのは困難です。
シリアルポートの規格
歴史的に、RS-232 は従来のシリアル ポート通信の一般的な標準でした。 PC キーボードおよびその他のコンピュータ周辺機器は、同じ目的でこれらのシリアル ポートとケーブルを使用しました。通常、シリアル ポートとケーブルには RS-232 PC 用の 9 ピン DE-9 コネクタが付いています。ただし、専用のハードウェアには 25 ピン DB-25 やその他のバリエーションが存在します。多くの Macintosh コンピュータには、別の標準 RS-422 が搭載されています。 USB または FireWire 通信が優先され、RS-422 と RS-232 は廃止されました。
シリアルポートの仕組み
シリアル ポートは、20 年以上にわたってほとんどのコンピュータに固有の機能であり、コンピュータへの最も基本的な外部接続とみなされており、シリアル デバイスをコンピュータに接続するために使用されるインターフェイスです。シリアル ポートは、プリンタ、PDA、デジタル カメラに接続するほとんどの最新のコンピュータで今でも使用されています。それにもかかわらず、多くの新しいシステムではシリアル ポートが時代遅れになりつつあります。また、一部のコンピュータでは 2 つ以上のシリアル ポートを使用できます。
シリアル ポートはバイト内の 8 ビットを一度に 1 つずつ送信し、データをシリアル化します。したがって、「シリアル」という名前はこの事実に由来しています。 8 ビットの送信に必要なワイヤは 1 本だけであるという利点があります。また、8本のワイヤーがある場合、データの送信に8倍の時間がかかるという欠点もあります。さらに、シリアル ポートによりケーブルが小さくなり、ケーブル コストも削減されます。データの各バイトの前に、シリアル ポートは値 0 を持つ単一ビットであるスタート ビットを送信します。データの各バイトの後にストップ ビットを送信して、バイトが完了したことを示します。
シリアル ポートは双方向通信であり、各デバイスがデータの送信と受信を行うことができます。通信 (COM) ポートとも呼ばれます。デバイスが同じピンを使用する場合、通信が半二重に制限されるため、一度に一方向にしか情報を送信できません。したがって、シリアル デバイスは異なるピンを使用して、各デバイスがデータの送信と受信を行えるようにします。これは、異なるピンを使用すると通信が全二重になり、一度に両方向に情報を送信できるためです。
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) は、シリアル ポートが適切に機能するかどうかに依存するコントローラー チップです。 UART チップは、コンピュータのシステム バスによって取得されたパラレル出力を、シリアル ポートを使用して送信するシリアル形式に変換します。高速に機能するために、ほとんどの UART チップには 16 ～ 64 KB のバッファが内蔵されています。このバッファ処理データはシリアル ポートに送信されますが、チップはシステム バスからのデータをキャッシュできるようになります。拡張シリアル ポートとスーパー拡張シリアル ポートは、460 キロビット/秒でデータを転送できる 2 つの高度なシリアル ポートです。一方、ほとんどの一般的なシリアル ポートのデータ転送速度は 115 Kbps です。