Jadavärat

Allikas: Vikipeedia
Isane D-sub DE-9 jadavärati ühenduspistik IBM PCga ühilduva arvuti kestas.
Isane DIN-8 jadavärati ühenduspesa Macintosh või SGI stiilis arvuti.

Jadavärat ehk jadaport (ka jadaliides) on arvutite füüsiline liides ühendamiseks jadasiiniga. Erinevalt rööpväratist saadetakse andmeid sisse ja välja ühe biti kaupa.[1] Kuigi ka teised liidesed, nt. USB ja FireWire saadavad andmeid jadas, eristab jadaväratit neist ühilduvus RS-232 standardiga.

Tänapäeval peetakse RS232 jadaväratit vananenud tehnoloogiaks ja seda asendavad välisseadmete ühendamises laua- või sülearvutitega USB ning FireWire liidesed. Paljudel tänapäeva arvutitel pole jadaväratit, sest tavakasutajal ei ole seda enamasti vaja. Endiselt kasutatakse seda tööstusautomaatika süsteemides (programmeeritavates kontrollerites), teaduslikes laboriseadmetes, triipkoodilugejates ja mujal. Serverites kasutatakse jadaväratit diagnostikaks ja konfiguratsiooniks. Jadaväratit kasutatakse, sest see on lihtne, odav, laialt levinud ja nõuab toimimiseks väga vähe tarkvara.

Riistvara[muuda | redigeeri lähteteksti]

PCI Express kaart ühe jadapordiga

Mõned arvutid, näiteks IBM PC, kasutasid mikrokiipi nimega UART, mis tõlkisid tähti asünkroonsesse seeriasse ja tagasi, ning otsisid automaatselt ajastuse ja kaadri informatsiooni. Väga odavad süsteemid, näiteks esmased personaalarvutid, kasutasid protsessorit väljundisse info saatmiseks ja vastu võtmiseks. Enne UARTi mikrokiipide levimist, oli arvutitel jadavärati elektroonika jaoks palju mikrokiipe.

Varastel koduarvutitel olid tihti ebastandardsed jadaväratid, mille kontaktide asetus ja pinged olid ühildamatud RS-232 standardiga. See oli tihti nii, sest tootjad soovisid sundida kasutajaid ostma ainult nende valmistatud seadmeid.

Odavad protsessorid lubavad nüüd suurema kiirusega, aga keerulisemaid jadaühenduse standardeid näiteks USB ja FireWire, mis on RS-232 asenduseks. Tänu neile on võimalik ühendada suuremat andmevahetuskiirust nõudvaid seadmeid, näiteks massmälu, heli ja videoseadmed.

Paljudel tänapäeva arvuti emaplaatidel on ikka veel vähemalt üks jadavärat. Väiksemad ja sülearvuti emaplaadid jätavad tihti RS-232 pesa ära, aga elektroonika on enamasti ikkagi olemas. RS-232 standard on nii kaua kasutusel olnud, et kontrollskeemid on läinud väga odavaks. Tihti on kogu vajalik elektroonika ühes kiibis, mõnikord koos rööpvärati elektroonikaga.

Ühenduspesad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuigi RS-232 standard määras algselt 25 kontaktiga D-type ühenduse, otsustasid paljud koduarvutite disainerid kasutada ainult osa standardist: nad valisid standardiga ühildumise asemel odavama ja kompaktsema ühenduse (Eriti D-Sub-9 versioon, mida kasutati originaal IBM PCl). Alates IBM-PC tutvustamisest ehitati kõik jadaväratid raha ja ruumi säästmiseks üheksakontaktiliste pesade ja pistikutega. Sellest hoolimata ei tähenda 9-kontaktilise D-sub pesa olemasolu, et see on jadavärat, ega ei pea ka jadavärati olemasolul olema 9-kontaktilist D-sub pesa, sest seda ühendust kasutatakse ka video, juhtkangi ja muude seadmete ühendamiseks.

Mõned miniatuursed elektroonikaseadmed, eriti graafilised kalkulaatorid, amatöörraadiod ja käsiraadiosaatjad, kasutavad jadaväratit 2,5 või 3,5 mm kõrvaklapipistikut ja kõige lihtsamat kolme juhtmega liidest.

Mitmed Macintoshi hilisemad mudelid eelistasid RS-232le sarnast RS-422 standardit, enamasti kasutades saksa Mini-DIN ühendusi. Macintosh sisaldas enamasti kahte porti printeri ja modemiga ühendumiseks, aga mõned PowerBook sülearvutid omasid ainult ühte kombineeritud pesa.

Standard määrab ühenduseks 20 erinevat signaali. Kuna enamik seadmetest kasutavad ainult väheseid signaale on enamasti võimalik väiksemaid ühendusi kasutada. Näiteks kasutavad enamik IBMiga ühilduvaid arvuteid 9-kontaktilist DE-9 ühenspesa. Viimasel ajal on kasutama hakatud modulaarseid ühendusi, enamasti 8P8C liidest.

Kontaktide asetus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Järgnevas tabelis on üldiselt kasutatavad RS-232 signaalide ja kontaktide jaotus[2][3]

Signaal Lähtekoht DB-25 kontakt DE-9 kontakt TIA-561 kontakt Yosti kontakt DEC MMJ
Nimi Otstarve Lühend DTE DCE
DTE valmis Kontrollsignaal: Ütleb DCEle, et DTE on ühenduseks valmis. DTR 20 4 3 2 1
DCE tajumine Kontrollsignaal: Ütleb DTEle, et DCE on telefonikaabli külge ühendatud. (kasutatakse modemite puhul) DCD 8 1 2 7 6
DCE valmis Kontrollsignaal: Ütleb DTEle, et DCE on valmis andmeid vastu võtma. DSR 6 6 1
Helisemise märguanne Kontrollsignaal: Ütleb DTEle, et DCEga ühenduses olevasse telefoniliini helistatakse. RI 22 9 - -
Saatmisnõue Kontrollsignaal: Käseb DCEl valmis olla andmete vastuvõtuks DTElt. RTS 4 7 8 1 -
Valmis vastuvõtuks Kontrollsignaal: Kinnitab saatmisnõuet ja lubab DTEl saata. CTS 5 8 7 8 -
Saadetud andmed Andmesignaall: Kannab andmeid DTElt DCEle. TxD 2 3 6 3 2
Vastuvõetud andmed Andmesignaal: Kannab andmeid DCElt DTEle. RxD 3 2 5 6 5
Maandus GND ühine 7 5 4 4, 5 3, 4
Kaitsev maandus PG ühine 1 - - - -
USB jadaväratiks üleminek. See sisaldab endas sisseehitatud protsessorit, mis emuleerib jadaväratit, lisaks nõuab see arvutist spetsiaaltarkvara.

Signaalid on nimetatud DTE vaatepunktist, näiteks IBM-PC ühilduva arvuti jadavärat. Maandus on ühine, kuigi Yosti standardil on selle jaoks kaks ühendust. DB-25 liides sisaldab veel teist "kaitsvat maandust", mis tavaliselt, kuid mitte alati, ühendatakse tavalise maandusega kokku.

Pange tähele, et EIA/TIA 561 kombineerib DSR ja RI signaalid,[4]ja Yost standard kombineerib DSR ja DCD.[5]

Tarkvaraline tähistamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tavaliselt kasutavad operatsioonisüsteemid jadaväratite märgistamiseks mingit sümbolite süsteemi. UNIXi-laadsed operatsioonisüsteemid märgivad tavaliselt jadavärateid /dev/tty* (tty on lühend teletypest (Teletaip)), kus * on terminaliseadet eristav tähis. Microsofti MS-DOS and Windows viitavad jadaväratitele kui COM portidele: COM1, COM2 jne. Linuxis on USB jadaväratid tavaliselt märgitud kui /dev/ttyUSB*.

Jadavärati tavapärased kasutuskohad[muuda | redigeeri lähteteksti]

RS-232 standardit kasutatakse paljudes spetsiaalsetes ja iseehitatud seadetes. Siin nimekirjas on enamlevinud seadmed, mida saab PC jadaväratisse ühendada. Neist paljud, näiteks modemid ja hiired ei ole enam kasutuses, samas jällegi mõned on vabalt saadavad.

Kuna jadavärati kontrollsignaale saab lihtsalt lülitiga sisse ja välja lülitada, kasutavad mõned programmid kontrollsignaale väliste seadmete jälgimiseks andmesignaale kasutamata. Enimlevinud sellistest seadmetest on mõned puhvertoiteallikate mudelid, mis kasutavad kontrollsignaale, et teavitada elektri kadumisest, akude tühjenemisest ja teistest olekutest.

Seaded[muuda | redigeeri lähteteksti]

Asünkroonse jadaühenduse jaoks on vaja paika panna palju seadeid: valida kiirus, andmebittide arv, pariteet ja pausi bittide arv. Modernsetes UARTi mikrokiipi kasutavates jadaväratites seadistatakse kõiki seadeid tarkvaraliselt. Kaheksakümnendatel või varem tehtud riistvara võib nõuda lülitite lülitamist või silluste kasutamist. Seadeid valesti valides ei keelata ühendus vaid kõik vastuvõetud ja saadetud andmed muutuvad suvaliselt. Selle vältimiseks on hilisemate jadasiinide, nagu näiteks Ethernet, FireWire ja USB, seadete kindlaks määramine või valitakse need automaatselt.

Kiirus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Jadaväratid kasutavad kahetasandilisi (binaarseid) signaale, ehk siis andmeedastuskiirus on võrdne pulsside arvuga. Standardsed kiirused on saadud teletaipude kiirusi korrutades. Mõned jadaväratid lubavad valida ka suvalisi kiirusi (näiteks paljud USB jadaväratid). Siin ja seade peavad olema sama kiirusega. See, kui saab mingit kiirust valida, ei tähenda, et selle kiiruse juures ka ühendus toimib. Kõik jadaväratid ei suuda kõiki kiirusi valida. Mõned spetsiaalsed protokollid nagu näiteks MIDI seadmed kasutavad teletaipudest erinevaid kiirusi. Mõned jadaväratid suudavad automaatselt kiirust tajuda.

Kiirus sisaldab ka kaaderdamise bitte (stopp-bitte, pariteedi bitte jne), seepärast on tegelik andmevahetuskiirus madalam kui saatmiskiirus. Näiteks 8-N-1 kaadriga on ainult 80% bittidest andmevahetuseks kasutatavad, iga kaheksa andmebiti kohta saadetakse kaks kaadribitti.

Andmebitid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Igas kaadris olev andmebittide arv võib olla 5 (Baudot koodi jaoks), 6 (väga harva kasutatav), 7 (tõelise ASCII edastamiseks), 8 (kõiksugu andmete saatmiseks, suurus on sama mis baidil) või 9 (harva kasutatav). Kõik uuemad rakendused kasutavad standardselt 8 andmebitti. 5 või 7 on loogiline kasutada ainult vanemate seadmetega.

Enamik jadaedastusest on disainitud saatma andmebitte nii, et iga baidi LSB (vähima kaaluga bitt) saadetakse esimesena. Ka võimalik, aga harva kasutusel on suurima kaaluga biti esimesena saatmine. Enamasti pole võimalik valida, mis pidi bitte saadetakse, aga enne saatmist on võimalik tarkvaraliselt bitid ümber pöörata.

Paarsus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Paarsus on vigade kindlaksmääramise viis. Kui seda kasutatakse, siis lisatakse andmebittidele üks lisabitt, mis on seatud nii, et ühtede arv andmebittides ja paarsusbitis on alati paaris või paaritu arvu (vastavalt valitud seadetele). Kui baidis on vale arv ühtesid siis on andmed järelikult rikutud. Kuigi kui paarisarv bitte on vigased, siis jääb viga avastamata.

Elektromehaanilised teletaibud printisid spetsiaalse märgi, kui andmed olid vigased. Paarsusbitt ei ole piisav, et andmeid parandada, niisiis vea avastamisel peab vea avastaja info uuesti saatmist küsima.

Paarsusbitti saab määrata kas olematuks (N), paaritu (O), paaris (E), märk (M) või tühik (S). Olematu tähendab, et paarsusbitti ei saadeta. Märgi puhul on paarsusbitt alati üks, tühiku korral saadetakse null. Kui väga ebaharilikud rakendused, mis kasutavad paarsusbitti spetsiaalsignaalide edasi andmiseks, välja arvata ei kasutata märk ja tühik paarsusbitti peaaegu kunagi. Paaritust ja paarisbitist on paaritu rohkem levinud, kuna siis on igas kaadris vähemalt üks teistest erinev bitt. Kõige levinum on paarsusbiti ärajätmine ja vigade tuvastamiseks sideprotokolli kasutamine.

Stopp-bitid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Stopp-bitid saadetakse iga kaadri lõpus, et signaali vastuvõttev riistvara saaks aru kuna saatmine lõppeb. Elektroonilised seadmed kasutavad tavaliselt ühte stopp-bitti. Kui kasutatakse aeglasi elektromehhaanilisi teletaipe, võib vaja minna poolteist või kaks bitti.

Märkimisviis[muuda | redigeeri lähteteksti]

A/P/S (Andmed/Paarsus/Stopp) märkimisviis näitab ära jadaühenduse kaaderdamisviisi. Kõige levinum kaaderdus on 8/N/1 (8N1). Selle järgi on kaadris 8 andmebitti, paarsusbitt puudub ja lõpus on üks stoppbitt. 7/E/1 (7E1) tähendab, et seitsmele andmebitile lisatakse paaris (even) paarsusbitt. Kui 8/N/1 seadetega vastuvõtja võtab vastu 7/E/1 andmevoogu siis loetakse ka paarsusbitt andmeteks.

Vookontroll[muuda | redigeeri lähteteksti]

Jadavärat võib kasutada rakendusesiseseid signaale andmevoo peatamiseks ja jätkamiseks. Näiteks aeglane printer võib vajada käepigistust jadaväratiga, kus ütleb, et andmevoog peaks seisma jääma nii kauaks, kui printer rida vahetab. Tavalised riistvaralised käepigistused kasutavad RS-232 RTS/CTS või DTR/DSR signaale. Tavaliselt lülitatakse RTS ja CTS välja ja sisse, kui on vaja anda märku andmevoo ajutisest peatamisest, näiteks puhvri täitumise tõttu. DTR ja DSR signaalid on tavaliselt kogu aeg sisse lülitatud ja neid kasutatakse, et anda teisele poolele märku ühenduse olemasolust.

Teine viis vookontrolliks on saata spetsiaalseid märke näiteks [[XON/XOFF], mis kontrollivad andmevoogu. Need märgid saadetakse vastuvõtja poolt saatja poolele, ehk siis andmevooga vastupidises suunas. XON märk ananb saatjale teada, et vastuvõtja on valmis veel andmeid vastu võtma. XOFF käsib saatjal saatmine lõpetada kuni vastuvõtja on jälle valmis. Need on mitteprinditavad märgid ja neid loetakse printerite ja terminalide poolt käepigistussignaalideks.

Virtuaalsed jadaväratid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Virtuaalne jadavärat on standardse jadavärati tarkvaraline järgi tegemine. See värat tehakse tarkvara poolt, mis lubab operatsioonisüsteemis omada rohkem jadavärateid ilma lisariistvara paigaldamata (näiteks laienduskaarti vms). Erinevalt füüsilisest väratist on virtuaalsele võimalik määrata ükskõik milline nimi (COM255, VSP33 jne). Arvutis on võimalik tekitada väga palju virtuaalseid värateid. Ainus piirang on ressursside, nagu operatiivmälu ja arvutusvõimsuse, kogus, mida on vaja nii paljude jadaväratite samal ajal emuleerimiseks.

Virtuaalsed jadaväratid teevad kogu riistvaralise jadavärati funktsionaalsust järgi, sealhulgas edastuskiirust, andmebittide arvu, paarsust, stopp-bitte jne. Lisaks lubavad need kontrollida andmevoogu, emuleerides kõiki signaaliliine (DTR/DSR/CTS/RTS/DCD/RI). Virtuaalsed jadaväratid on levinud Bluetoothiga ja on standardne viis Bluetoothiga GPS-moodulilt andmete saamiseks.

Virtuaalsed jadaväratid võivad olla kasulikud olukorras, kus füüsilisi jadavärateid on liiga vähe või nad ei vasta antud nõuetele. Näiteks paljud virtuaalsed jadaväratid võivad jagada ühte füüsilisse jadaväratisse ühendatud GPS-seadme andmeid paljude rakenduste vahel. Teine võimalus on suhelda teiste jadavärati seadmetega interneti või kohtvõrgu kaudu, kui need on füüsiliselt ühendatud arvutiga (kasutades Jadavärat-üle-Võrgu). Kaks arvutit või rakendust saavad ka omavahel üle virtuaalse jadavärati ühenduse suhelda. Virtuaalsete jadaväratite emulaatoreid on saadaval paljudele operatsioonisüsteemidele.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]