Адаптер USB-to-serial или просто адаптер USB — это тип преобразователя протоколов , который используется для преобразования сигналов данных USB в последовательные стандарты связи ( последовательные порты ) и обратно. Чаще всего сигналы данных USB преобразуются в последовательные данные RS-232 , RS-485 , RS-422 или UART уровня TTL . Более старый последовательный протокол RS-423 используется редко, поэтому адаптеры USB-RS-423 менее распространены.
Адаптеры USB-to-serial RS-232 часто используются в потребительских, коммерческих и промышленных приложениях, а адаптеры USB-to-serial RS-485/422 обычно используются только в промышленных приложениях. В настоящее время преобразователи USB to TTL-level UART широко используются студентами и любителями, поскольку их можно напрямую подключать к микроконтроллерам.
Существуют также адаптеры для преобразования USB в другие стандартные или фирменные протоколы ; однако их обычно не называют последовательными адаптерами.
Основной сценарий применения — предоставление компьютерам на базе USB возможности доступа и связи с последовательными устройствами, оснащенными разъемами D-sub (обычно DE-9 или DB-25 ) или винтовыми клеммами, где безопасность передачи данных, как правило, не является проблемой.
Последовательные USB-адаптеры могут быть изолированными или неизолированными. Изолированная версия имеет оптопары и/или ограничители перенапряжения для предотвращения попадания статического электричества или других высоковольтных скачков напряжения в линии передачи данных, тем самым предотвращая потерю данных и повреждение адаптера и подключенного последовательного устройства. Неизолированная версия не имеет защиты от статического электричества или скачков напряжения, поэтому эта версия обычно рекомендуется только для некритических приложений и на коротких расстояниях связи.
Исторически большинство персональных компьютеров имели встроенный последовательный порт D-sub RS-232, также называемый COM-портом, который можно было использовать для подключения компьютера к большинству типов последовательных устройств RS-232. К концу 1990-х годов многие производители компьютеров начали постепенно отказываться от последовательного порта COM в пользу порта USB (отчасти продиктованного архитектурой PC97 от Microsoft ).
К середине 2000-х годов некоторые компьютеры имели как последовательный COM-порт, так и порт USB; однако к тому времени у многих уже не было последовательного COM-порта, и сегодня большинство современных компьютеров не имеют последовательного COM-порта, а вместо него имеют только порты USB.
Поскольку многие последовательные устройства с портами RS-232, RS-485 или RS-422 все еще используются и даже производятся сегодня, исчезновение последовательного COM-порта из персональных компьютеров создало необходимость в адаптере USB-последовательный порт.
В качестве упрощенного примера, типичный стандартный адаптер USB-последовательный порт состоит из микросхемы процессора USB, которая обрабатывает сигналы USB. Процессор USB отправляет обработанные сигналы USB на микросхему драйвера последовательного порта, которая подает правильное напряжение и отправляет обработанные сигналы данных на последовательный выход. [1]
Для того, чтобы компьютер мог обнаруживать и обрабатывать сигналы данных, на компьютере должны быть установлены драйверы. Для некоторых моделей чипов драйверы установлены по умолчанию, включая FTDI, в то время как драйверы для других моделей чипов должны быть установлены вручную (например, для Windows и MacOS, WCH (Jiangsu Qin Heng) CH340, [2] Silicon Labs 210x, [3] Prolific PL2303 [4] ).
Когда адаптер USB-последовательный подключен к компьютеру через USB-порт, драйвер на компьютере создает виртуальный COM-порт, который отображается в диспетчере устройств в Windows и в /dev в Linux и MacOS. К этому виртуальному COM-порту можно получить доступ и использовать его так, как если бы это был встроенный последовательный COM-порт.
Однако характеристики виртуального COM-порта не совсем такие же, как у настоящего внутреннего COM-порта, в основном из-за задержки данных ; это означает, что если требуется очень чувствительная и точная передача данных, адаптер USB-последовательный порт может оказаться ненадежным и нежелательным решением. [5] Драйверы виртуального COM обычно доступны только для Windows, Linux и Mac. [6]