Trasmissione seriale

La trasmissione seriale è una modalità di comunicazione tra dispositivi digitali nella quale le informazioni sono comunicate una di seguito all'altra e giungono sequenzialmente al ricevente nello stesso ordine in cui le ha trasmesse il mittente.

Nonostante la maggior complessità architetturale e gestionale rispetto alla trasmissione parallela, la modalità seriale è una delle più diffuse in ambito informatico perché:

• richiede un minor numero di fili con conseguente riduzione dei costi
• è più tollerante rispetto alle interferenze e agli errori di trasmissione

Ovviamente, il circuito trasmissivo più semplice ha come contropartita una maggior complessità di gestione.

Modalità sincrona

I dispositivi digitali, come memorie e microprocessori, di norma lavorano con unità minime di 4 o 8 bit. Nell'architettura dei primi processori, il meccanismo di trasmissione dei dati da un dispositivo all'altro è stato quindi spontaneamente progettato per trasportare i dati utilizzando un filo per bit, a cui vanno aggiunti una connessione di massa e il segnale di clock per il coordinamento di tutte le operazioni.

Come prima alternativa alla trasmissione parallela, è possibile trasmettere su un singolo filo tutti i bit in sequenza sincronizzandoli con un segnale periodico (detto clock) trasmesso con un altro filo. Questa modalità, detta sincrona, richiede tre fili (segnale, clock e massa) e permette alte velocità, ma, seppur potendo eliminare il filo di massa, usando la terra, l'uso di un filo di sincronizzazione non la rende adatta, ad esempio, all'uso di impianti già esistenti, come la rete telefonica o quella elettrica. Per ovviare a questo devono venir usati dei MODEM (DCE) adatti alla trasmissione dati in modo sincrono e connessi al terminale dati (DTE) tramite una linea seriale sincrona tipo EIA RS232 o equivalenti.

Principio di Funzionamento

In caso di Trasmissioni Seriali Sincrone attraverso un sistema Terminale - Modem (DTE - DCE) sono necessarie ed indispensabili alcune caratteristiche peculiari:

• disporre di un computer sufficientemente potente da soddisfare le esigenze di continuità del flusso dei dati tipico di una trasmissione sincrona.

• Disporre di una interfaccia di tipo Sincrono

Nota Attualmente la maggior parte di Personal Computer dispone solo di interfacce seriali tipo EIA RS232 Asincrone proprio per le limitate capacità originali dei P.C. e per i costi di tali tipi di interfaccia (visto il limitato mercato).

Qualsiasi protocollo venga usato (dati) la trasmissione DEVE essere preceduta da almeno tre caratteri SYC (Sync o SYNCHRONOUS IDLE) ASCII, Esadecimale 16, Binario 0001 1010, affinché il Modem e, in particolare, il DTE ricevente possa ben sincronizzarsi. Di questi tre caratteri, almeno il primo viene generalmente perso, mentre i restanti due dovrebbero arrivare a destinazione, permettendo così un controllo di partenza della bontà della linea e di tutto il sistema. Comunque il primo carattere ricevuto dal DTE remoto DEVE sempre essere un carattere SYC.

Se, per qualsiasi motivo, il DTE in trasmissione non avesse temporaneamente dati significativi da inviare, per non fare cadere la connessione Sincrona e invalidare i dati precedentemente trasmessi, esso DEVE autonomamente trasmettere il carattere di "riempimento" DLE (DATA LINK ESCAPE) ASCII, Esadecimale 10, Binario 0001 0000.

Fin qui le specifiche hardware. Per le caratteristiche di protocolli più o meno complessi in ambienti sincroni si rimanda alle specifiche voci.

Modalità asincrona

Nella modalità asincrona il trasmettitore ed il ricevitore si sincronizzano usando i dati stessi: il trasmettitore invia inizialmente un bit di "partenza", poi il dato vero e proprio (tipicamente da cinque a otto bit, con il bit meno significativo per primo), un bit opzionale di "parità", e infine un tempo di "stop" che può avere diverse lunghezze tipiche (uno, uno e mezzo o due tempi di bit). Il bit di partenza è di polarità opposta alla condizione normale (space o 0). Il bit di stop è di polarità normale (mark o 1) e crea uno spazio prima della partenza del carattere successivo. La modalità asincrona, in caso di trasmissioni di una certa lunghezza, usa i segnali in modo molto meno efficiente della modalità sincrona, in cui, dopo un preambolo di sincronizzazione, tutti i bit trasportano dati.

I primi dispositivi seriali, usati nelle telescriventi, erano dei commutatori meccanici rotanti, che inviavano i caratteri codificati a 5 bit in formato Baudot al posto del codice Morse. Più tardi, i caratteri vennero codificati usando 7 bit nel formato ASCII. Quando l'IBM realizzò il primo computer, agli inizi degli anni '60, basato su un'architettura a 8 bit, estese anche il codice per utilizzare i 128 caratteri aggiuntivi disponibili: EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).

Nelle telescriventi meccaniche il bit di "stop" è spesso esteso a due tempi di bit, per dare al meccanismo più tempo per terminare la stampa di un carattere.

Il bit di parità può essere dispari o pari o omesso. Il bit di parità dispari è più affidabile in quanto assicura che vi sarà sempre una transizione o un passaggio di dati, consentendo ai dispositivi di risincronizzarsi.

Attualmente il controllo di parità non è più usato, poiché il sistema è inaffidabile, specialmente perché, con l'aumentata velocità di trasmissione un possibile disturbo elettromagnetico può avere durata superiore al tempo stesso di trasmissione di un bit. In questo caso il sistema di controllo di parità darà falsi riscontri di "parità soddisfatta", quando si ha la perdita (errore) di due bit aventi stesso valore (0 o 1). Il controllo di esattezza dei flussi di dati è ora affidato al protocollo di trasmissione e a verifiche di tipo CRC. La maggior parte delle comunicazioni seriali asincrone oggi vengono effettuate con un formato carattere di 8N1 (8 bit dati, nessuna parità, 1 bit di stop). In questo caso ogni carattere sarà trasmesso usando un totale di 10 bit (1 Start, 8 dati, 1 Stop).

La velocità standard per un dispositivo seriale asincrono dipende dal tipo di linee dati e si misura in bit per secondo (bps) o, in alternativa, in simboli per secondo (baud). Le telescriventi meccaniche standard vanno da 110 a 150 baud, modem in banda fonica da 300 a 56.200 baud, le connessioni ADSL vanno dai 640 kbps in su e le connessioni Ethernet da 10 Mbps a 1 Gbps.

Le trasmissioni seriali utilizzano differenti cablaggi e tensioni standard. Nella modalità "Full duplex" sono consentite la trasmissione e la ricezione in simultanea (es. telefono). Nella modalità "Half duplex" si consente invece una trasmissione per volta, in una sola direzione (es. walkie-talkie).

Modalità Isocrona

La modalità isocrona è una tecnica di trasmissione asincrona su un dispositivo di tipo sincrono. In pratica può succedere che si disponga di un canale sincrono ad elevata velocità e che sia necessario, per i più svariati motivi, stabilire una connessione di tipo asincrono. La cosa è tecnicamente possibile solo a patto che la velocità di trasmissione asincrona sia un quarto della velocità a cui opera la trasmissione sincrona. In pratica si può trasmettere in modalità asincrona 1200 bps su una connessione sincrona predisposta a 9600 bps.

Standard di trasmissione seriale

Gli standard di trasmissione seriale si differenziano per caratteristiche elettriche e protocollo di trasmissione dei dati.

EIA RS 232

Per approfondire, vedi la voce EIA RS-232.

EIA RS 422

Per approfondire, vedi la voce EIA RS-422.

L'esigenza di connettere più apparecchiature in cascata o con collegamento multi-punto (a festone o daisy chain) ma con le caratteristiche di immunità ai disturbi dello standard in oggetto, ha generato lo standard EIA RS-485 in cui la parte trasmittente, se non sollecitata a trasmettere (chip select), si presenta sul supporto trasmissivo (cavo) in alta impedenza. Le sezioni riceventi si presentano sempre in alta impedenza. In questi sistemi multi-punto è obbligatorio un tipo di connessione a festone e non a stella e, alle estremità del cavo dovranno essere poste delle opportune resistenze di terminazione tipicamente del valore dell'impedenza del cavo (in generale 150 Ohm).

Infine, esiste uno standard chiamato EIA RS-483 che è compatibile sia con lo standard EIA RS-232 che con lo standard EIA RS-485. È un collegamento sbilanciato e assume le caratteristiche di immunità ai disturbi tipiche dello standard RS232.

USB

La connessione tipo USB, Universal Serial Bus, è stata progettata negli ultimi anni ed ha avuto una gran diffusione quale sistema di connessione a breve distanza (massimo 5 m) fra le varie periferiche di un Personal Computer. Per maggiori informazioni vedere la voce Universal Serial Bus.

SATA

La connessione tipo SATA, Serial ATA (ATA: Advanced Technology Attachment standard) è uno standard di connessione seriale per connettere dischi rigidi (Hard Disk) all'interno di un computer. Per maggiori informazioni vedere la voce Serial ATA.

FireWire

La connessione tipo FireWire (IEEE 1394) viene comunemente usata per collegare dispositivi di archiviazione o dispositivi di acquisizione video. Per maggiori informazioni consultare la voce IEEE 1394

Voci correlate

• Circuiti in serie e parallelo
• Trasmissione parallela
• Modem
• RS-232
• Circuiti RS-232
• Null modem
• USB
• X.21

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