USB-Seri Dönüştürücüler: Sürücüler, Seviyeler ve Tuzaklar

USB-seri dönüştürücü, bir USB bağlantı noktasını RS-232 seri bağlantı noktasına çeviren küçük bir dönüştürücüdür; böylece seri bağlantı noktası olmayan bir bilgisayar bir yönlendirici konsoluna, PLC’ye, etiket yazıcısına, teraziye veya bir laboratuvar cihazına hâlâ bağlanabilir. Dönüştürücünün içinde bir çevirici çip vardır ve asıl mesele bu çiptir: bilgisayarın hangi sürücüye ihtiyaç duyduğunu, pinlerde hangi sinyal seviyelerinin görüneceğini ve dönüştürücünün bir sonraki işletim sistemi güncellemesinden sonra çalışmaya devam edip etmeyeceğini belirler. Yanlış olanı seçerseniz hiçbir şey elde edemezsiniz, bozuk karakterler alırsınız veya karşı uçtaki donanıma zarar verirsiniz.

Dönüştürücünün içinde ne var

Bir USB-RS-232 dönüştürücü, tek bir kalıplanmış kabuk içinde üç şeydir: bir USB arayüzü, bir seri denetleyici çipi ve gerçek RS-232 gerilimlerini üreten bir seviye kaydırıcı. Denetleyici çipi, bilgisayara kendini sanal bir COM bağlantı noktası olarak sunar. İşletim sistemi o çip için bir sürücü yükler ve sürücü, bağlantı noktasını terminal yazılımına normal bir seri bağlantı noktası olarak gösterir.

Bu yüzden sürücü kablodan daha önemlidir. İçindeki çip sürücüyü belirler ve sürücü, dönüştürücünün işletim sisteminizde çalışıp çalışmayacağını belirler. İyi desteklenen çipler üzerine kurulu dönüştürücüler genellikle işletim sisteminin kendisinden veya imzalı bir sürücü paketinden kurulur. Bu çiplerin lisanssız kopyaları üzerine kurulu dönüştürücüler, orijinal üreticinin sürücüsü tarafından engellenebilir; klasik arıza budur: dönüştürücü yıllarca çalıştı, sonra bir sürücü güncellemesi onu tanımaz hale geldi.

Sahte çipler bu pazarda gerçek bir sorundur. Orijinal olmayan bir çevirici çip aynı kimliği bildirebilir, bu yüzden orijinal sürücü yüklenir, uyuşmazlığı algılar ve cihazı reddeder. Belirtiler arasında görünüp kaybolan bir bağlantı noktası, aygıt yöneticisinde hata gösteren bir cihaz veya açılan ama hiçbir şey göndermeyen bir bağlantı noktası bulunur. Pratik çözüm, yayımlanmış ve bakımı yapılan bir sürücüye sahip çipler üzerine kurulu dönüştürücüler satın almak ve o sürücü yükleyicisini hizmet verdiği ekipmanla birlikte saklamaktır.

RS-232, TTL ve donanıma zarar veren fark

RS-232, bir mikrodenetleyici kartındaki seri sinyalle aynı şey değildir. RS-232, +3 V ile +15 V arasındaki bir gerilimin mantıksal 0 (space) ve -3 V ile -15 V arasındaki bir gerilimin mantıksal 1 (mark) olduğu tek uçlu sinyaller kullanır. Mikrodenetleyici kartlarında ve birçok gömülü başlıkta bulunan bir TTL veya CMOS seri bağlantı noktası ise bunun yerine 3,3 V veya 5 V mantık seviyeleri kullanır.

İkisini doğrudan birleştirmek düşük gerilimli tarafa zarar verebilir. Gerçek bir RS-232 çıkışı, 3,3 V’luk bir girişin kabul etmek için tasarlanmadığı artı ve eksi gerilimlere kadar salınır. Ekipman TTL bekliyorsa, USB-RS-232 dönüştürücü değil, USB-TTL dönüştürücü veya bir seviye kaydırıcı kullanın. Ekipman RS-232 bekliyorsa, USB-TTL dönüştürücü onu süremez.

Standart, RS-232’ye 19.200 baud’da 15 m’ye (50 ft) kadar izin verir; daha düşük baud hızları daha uzağa gider. RS-422 ve RS-485 diferansiyeldir ve çok daha uzağa, düşük hızlarda 1200 m’ye (4000 ft) kadar gider; bu yüzden endüstriyel ekipman genellikle bunları kullanır.

Karşılaşacağınız konnektörler ve pin bağlantıları

Çoğu USB-seri dönüştürücü, genellikle DB9 olarak adlandırılan bir erkek DE-9 konnektörle biter. PC (DTE) pin bağlantısı sabittir: pin 1 DCD, pin 2 RXD, pin 3 TXD, pin 4 DTR, pin 5 sinyal toprağı, pin 6 DSR, pin 7 RTS, pin 8 CTS, pin 9 RI. Daha eski ekipman, pin bağlantısının farklı olduğu bir DB25 kullanabilir: pin 2 TXD, pin 3 RXD, pin 4 RTS, pin 5 CTS, pin 6 DSR, pin 7 sinyal toprağı, pin 8 DCD, pin 20 DTR, pin 22 RI. Tam RS-232 seri pin bağlantıları: DB9 ve DB25 referansı her ikisini de listeler ve kablo yapmadan önce kontrol etmeye değer.

DTE, bilgisayar veya terminal anlamına gelir; DCE ise modem anlamına gelir. Düz kablo, DTE’yi DCE’ye bağlar. İki DTE, TXD ile RXD’nin, RTS ile CTS’nin, DTR’nin DSR ve DCD ile çaprazlandığı ve sinyal toprağının düz geçtiği bir null modem kablosuna ihtiyaç duyar. Bir cinsiyet değiştirici, hiçbir şeyi çaprazlamadan erkek ve dişiyi değiştirir, bu yüzden düz bir kabloyu null modem kablosuna dönüştürmez. İki bilgisayar veya iki terminal ekipmanı konuşmuyorsa, null modem kabloları ve adaptörleri sayfası kablolamayı ve hazır adaptörleri kapsar.

Sürücüler, bağlantı noktaları ve işletim sistemi

Bir USB-RS-232 dönüştürücü, Windows’ta bir COM bağlantı noktası olarak ve Linux ile macOS’te /dev/ttyUSB0 veya /dev/tty.usbserial gibi bir aygıt olarak görünür. Bağlantı noktası numarası, dönüştürücü çıkarılıp takıldığında veya farklı bir USB bağlantı noktasına taşındığında değişebilir. Sabit bir COM bağlantı noktası saklayan terminal yazılımı, bağlantı noktasını açamaz; bu, dönüştürücü arızası gibi görünür ama değildir.

İki alışkanlık bunların çoğunu önler. Birincisi, dönüştürücüyü her seferinde aynı USB bağlantı noktasına takın, böylece bağlantı noktası numarası sabit kalır. İkincisi, bağlantı noktası numarasını ekipman belgelerine not edin. Linux’ta, dönüştürücünün seri numarasına dayalı bir kural aygıt adını sabitleyebilir; her dönüştürücü bir seri numarası bildirmez, bu yüzden buna güvenmeden önce kontrol edin.

Burada sınırlayıcı USB’nin kendisi değildir. 12 Mbps’deki USB 1.1 Full Speed bile herhangi bir yaygın seri baud hızından çok daha hızlıdır ve bağlantıyı kısıtlayan dönüştürücünün USB tarafı değildir. Dönüştürücüler ve hub’lar arasında seçim yapıyorsanız, USB 3.0, 3.1, 3.2 ve USB4: hızlar ve isimler çözüldü sayfası hız etiketlerini açıklar, ancak seri iş için çalışan herhangi bir USB bağlantı noktası yeterlidir.

Eski ekipmanı yeniden konuşturmak

Bağlantıyı sırayla gözden geçirin ve her seferinde bir şeyi değiştirin.

1. Dönüştürücünün tanındığını doğrulayın. Aygıt yöneticisinde veya sistem günlüğünde bir seri aygıt olup olmadığını kontrol edin ve bağlantı noktası adını not edin.
2. Sürücünün çiple eşleştiğini doğrulayın. Dönüştürücü tanınmıyorsa, genel bir sürücü değil, içindeki çip için olan sürücüyü kurun.
3. Kablo tipini doğrulayın. DTE’den DCE’ye düz kablo, DTE’den DTE’ye null modem kablosu.
4. Seri ayarları doğrulayın. Baud hızı, veri bitleri, eşlik, durma bitleri ve akış kontrolü her iki uçta eşleşmelidir. Akış kontrolü genellikle suçludur: donanım akış kontrolü (RTS/CTS), kablo bu pinleri taşımıyorsa takılır.
5. Seviyeleri doğrulayın. RS-232 ekipmanı bir RS-232 dönüştürücü gerektirir; TTL başlıkları bir TTL dönüştürücü gerektirir.

Konsol işleri için, bir rollover kablosu sekiz pinin tümünü uçtan uca ters çevirir ve Cisco tarzı konsol bağlantı noktalarında bir RJ45-DB9 adaptörü ile kullanılır. Birçok yeni cihazda bunun yerine hiç adaptör gerektirmeyen bir USB konsol bağlantı noktası bulunur.

Neler ters gider

Bir sürücü güncellemesi dönüştürücüyü engeller. Sahte çipler, orijinal üreticinin sürücüsü tarafından reddedilir. Dönüştürücü arızalı değildir; sürücü artık onu kabul etmemektedir. Bilinen iyi bir sürücü yükleyicisi saklayın veya dönüştürücüyü bakımı yapılan bir sürücüye sahip bir çip üzerine kurulu bir modelle değiştirin.

RS-232 ekipmanında USB-TTL dönüştürücü kullanılır veya tersi. İlk durum genellikle iletişim sağlamaz; ikincisi düşük gerilimli tarafa zarar verebilir. Dönüştürücüyü ekipmanın beklediği seviyelerle eşleştirin.

İki DTE arasında yanlış kablo kullanılır. İki bilgisayar veya iki terminal arasında düz kablo çalışmaz. Bir null modem kablosu veya adaptörü gerekir.

Bağlantı noktası numarası değişir. Dönüştürücü iyidir, ancak terminal yazılımı eski bağlantı noktasına bakmaktadır. Bağlantı noktasını yeniden seçin veya aygıt adını sabitleyin.

Akış kontrolü yanlış ayarlanmıştır. Donanım akış kontrolü seçiliyken ve RTS/CTS kablolaması yokken, bağlantı ilk karakterlerden sonra durur. Bağlantıyı kanıtlamak için akış kontrolünü yok veya yazılım akış kontrolünü deneyin, sonra doğru şekilde ayarlayın.

Bir cinsiyet değiştiricinin sinyalleri çaprazlaması beklenir. Yalnızca erkek ve dişiyi değiştirir. Düz bir kabloyu null modem kablosuna dönüştürmez.

Dönüştürücünün ekipmana güç vermesi beklenir. Seri bağlantı noktası bir veri bağlantısıdır, güç kaynağı değildir. Kendi gücüne ihtiyaç duyan ekipman yine kendi gücüne ihtiyaç duyar.

Yüksek baud hızlarında uzun kablo mesafeleri denenir. RS-232, 19.200 baud’da 15 m (50 ft) ile sınırlıdır ve daha yüksek hızlarda daha azdır. Uzun mesafeler için bunun yerine RS-422 veya RS-485 kullanın.

Güç kontrol edilmeden bir USB uzatma eklenir. Güçsüz bir hub, ana bağlantı noktasının gücünü cihazları arasında paylaştırır. Dönüştürücü bir hub üzerinden güvenilmezse, doğrudan bağlayın veya güçlü bir hub kullanın.