Нулевой модем

Нуль-модем — это метод связи, позволяющий напрямую соединить два устройства DTE ( компьютер , терминал , принтер и т. д.) с помощью RS-232 последовательного кабеля . Название происходит от исторического использования кабелей RS-232 для соединения двух телетайпов или двух модемов для связи друг с другом; Нуль-модемная связь подразумевает использование перекрестного кабеля RS-232 для прямого соединения телетайпов друг с другом без модемов. Он также используется для последовательного подключения компьютера к принтеру, поскольку оба являются DTE , и известен как кабель принтера .

Стандарт RS-232 асимметричен в отношении определений двух концов линии связи, предполагая, что один конец является DTE , а другой - DCE , например, модемом . При нуль-модемном соединении линии передачи и приема переплетаются. В зависимости от цели иногда также рукопожатия сшиваются одна или несколько линий . Используются несколько схем подключения, поскольку нуль-модемное соединение не поддерживается стандартом RS-232.

Происхождение

Первоначально стандарт RS-232 был разработан и использовался для телетайпов , которые могли связываться друг с другом по телефонным линиям. Каждый телетайп будет физически подключен к своему модему через соединение RS-232, и модемы смогут звонить друг другу, чтобы установить удаленное соединение между телетайпами. Если пользователь хотел соединить два телепринтера напрямую без модемов (нуль-модем), то они должны были связать соединения перекрестно. Термин «нуль-модем» может также относиться к самому кабелю или адаптеру, а также к методу подключения. ^[1] Нуль-модемные кабели были популярным методом передачи данных между первыми персональными компьютерами с 1980-х по начало 1990-х годов.

Кабели и адаптеры

Нуль-модемный кабель представляет собой последовательный кабель RS-232, в котором линии передачи и приема скрещены. В некоторых кабелях также присутствуют сшитые линии установления связи. Во многих ситуациях используется прямой последовательный кабель вместе с нуль-модемным адаптером . Адаптер содержит необходимые перекрестные связи между сигналами. ^[2]^[3]

Схемы подключения

Ниже приведена очень распространенная схема подключения нуль-модемного кабеля для соединения двух устройств DTE (например, двух компьютеров), обеспечивающая полное квитирование связи, которое работает с программным обеспечением, полагаясь на правильное утверждение сигнала обнаружения несущей данных (DCD): ^[2]

Одна сторона				Сигнал направление	Другая сторона
Сигнал и сокращения		DB-25 контакт	DE-9 контакт	Сигнал направление	контакт DE-9	контакт DB-25	Сигнал
Рамка заземления	ФГ	1	—	Общий	—	1	ФГ
Передаваемые данные	TxD, ТД	2	3	→	2	3	RxD
Полученные данные	RxD, РД	3	2	←	3	2	передача
Запрос на отправку	РТС	4	7	→	8	5	КТС
Очистить для отправки	КТС	5	8	←	7	4	РТС
Сигнальная земля	СГ	7	5	Общий	5	7	СГ
Набор данных готов	ДСР	6	6	←	4	20	ДТР
Обнаружение носителя данных	ДКД, КД	8	1	←	4	20	ДТР
Терминал данных готов	ДТР	20	4	→	1	8	DCD
Терминал данных готов	ДТР	20	4	→	6	6	ДСР

Приложения

Первоначальное применение нуль-модема заключалось в соединении двух терминалов телетайпа напрямую без использования модемов. Поскольку стандарт RS-232 был принят в других типах оборудования, разработчикам необходимо было решить, будут ли их устройства иметь интерфейсы типа DTE или DCE. Когда приложению требовалось, чтобы два DTE (или два DCE) взаимодействовали друг с другом, тогда был необходим нуль-модем. ^[4]

Нуль-модемы обычно использовались для передачи файлов между компьютерами или удаленного управления. В Microsoft Windows операционной системе прямое кабельное соединение можно использовать вместо нуль-модемного соединения. Более поздние версии MS-DOS поставлялись с программой InterLnk . Обе части программного обеспечения позволяют отображать жесткий диск на одном компьютере как сетевой диск на другом компьютере. Для этого не требуется никакого оборудования Ethernet (например, сетевой карты или модема). ^[5] На компьютере Amiga нуль-модемное соединение было распространенным способом игры в многопользовательские игры между двумя машинами.

Популярность и доступность более быстрых систем обмена информацией, таких как Ethernet, сделали использование нуль-модемных кабелей менее распространенным. В современных системах такой кабель все еще может быть полезен для разработки режима ядра , поскольку позволяет пользователю удаленно отлаживать ядро с минимумом драйверов устройств и кода (последовательный драйвер в основном состоит из двух буферов FIFO и процедуры обслуживания прерываний ). . KGDB для Linux , ddb для BSD и WinDbg или KD для Windows можно использовать, например, для удаленной отладки систем. Это также может обеспечить последовательную консоль, через которую можно переключить встроенный в ядро отладчик в случае паники ядра, и в этом случае локальный монитор и клавиатура могут больше не использоваться ( графический интерфейс резервирует эти ресурсы и передает их отладчику в случай паники их не освободит).

Другой контекст, в котором эти кабели могут быть полезны, — это администрирование «безголовых» устройств, обеспечивающих последовательную консоль администрирования (т. е. управляемых коммутаторов, серверных блоков, монтируемых в стойку, и различных встроенных систем). Примерами встроенных систем, которые широко используют нуль-модемы для удаленного мониторинга, являются RTU , контроллеры устройств и интеллектуальные сенсорные устройства. Эти устройства, как правило, располагаются в непосредственной близости и обеспечивают кратковременную последовательную связь через такие протоколы, как DNP3 , Modbus и другие варианты IEC. Электрические, нефтяные, газовые и водные коммунальные предприятия медленно реагируют на новые сетевые технологии, что может быть связано с крупными инвестициями в капитальное оборудование, срок службы которого измеряется десятилетиями. Последовательные порты и нуль-модемные кабели по-прежнему широко используются в этих отраслях, а Ethernet постепенно становится широко доступным вариантом.

Типы нуль-модемов

Для соединения двух устройств DTE требуется нуль-модем, который действует как DCE между устройствами, меняя местами соответствующие сигналы (TD-RD, DTR-DSR и RTS-CTS). Это можно сделать с помощью отдельного устройства и двух кабелей или использовать для этого проводной кабель. Если устройствам требуется обнаружение несущей, его можно смоделировать, подключив DSR и DCD внутри разъема, получив таким образом CD из удаленного сигнала DTR. Одной из особенностей стандарта Yost является то, что нуль-модемный кабель представляет собой « перевернутый кабель », который просто меняет местами контакты с 1 по 8 на одном конце на контакты с 8 по 1 на другом конце. ^[1]

Нет аппаратного подтверждения связи

Распиновка разъемов DB-25 (слева) и DE-9 (справа)

Самый простой тип последовательного кабеля не имеет аппаратного подтверждения связи. К этому кабелю подключены только провода заземления данных и сигнала. Все остальные контакты не имеют связи. При этом типе управления потоком кабеля необходимо реализовать в программном обеспечении. Использование этого кабеля ограничено передачей данных только по перекрестно соединенным линиям Rx и Tx. Этот кабель также можно использовать в устройствах, которым не нужны или не используются сигналы управления модемом. ^[1]

Шлейфовое квитирование

Распиновка разъемов DB-25 (слева) и DE-9 (справа)

Из-за проблем совместимости и потенциальных проблем с простым нуль-модемным кабелем было разработано решение, позволяющее заставить программное обеспечение думать, что доступно подтверждение связи. Однако вывод кабеля просто замыкается и физически не поддерживает аппаратное управление потоком данных. ^[1]

Этот кабель можно было использовать с большим количеством программного обеспечения, но он не имел реальных улучшений по сравнению со своим предшественником. Программное обеспечение будет работать, думая, что оно имеет аппаратное управление потоком, но может внезапно остановиться при достижении более высоких скоростей и без какой-либо определенной причины.

Частичное подтверждение связи

Распиновка разъемов DB-25 (слева) и DE-9 (справа)

В этом кабеле линии управления потоком по-прежнему подключаются к устройству. Однако они сделаны таким образом, что по-прежнему позволяет управлять потоком запросов на отправку (RTS) и Clear To Send (CTS), но не имеет реальной функциональности. Единственный способ, которым сигнал управления потоком достигнет другого устройства, — это проверка противоположного устройства на наличие сигнала обнаружения несущей (CD) (на контакте 1 кабеля DE-9 и контакте 8 кабеля DB-25). В результате только специально разработанное программное обеспечение могло использовать это частичное подтверждение связи. Программное управление потоком данных по-прежнему работало с этим кабелем. ^[1]

Полное рукопожатие

Распиновка разъемов DB-25 (слева) и DE-9 (справа)

Этот кабель несовместим с аппаратным управлением потоком данных предыдущих типов кабелей из-за пересечения его контактов RTS/CTS. При наличии подходящего программного обеспечения кабель способен работать на гораздо более высоких скоростях, чем его предшественники. Он также поддерживает программное управление потоком данных. ^[1]

Виртуальный нуль-модем

Виртуальный нуль-модем — это метод связи, позволяющий соединить два компьютерных приложения напрямую с помощью виртуального последовательного порта . В отличие от нуль-модемного кабеля, виртуальный нуль-модем представляет собой программное решение, которое эмулирует аппаратный нуль-модем внутри компьютера. ^[6]^[7] Все функции аппаратного нуль-модема доступны и в виртуальном нуль-модеме. В этом есть некоторые преимущества:

Более высокая скорость передачи последовательных данных, ограниченная только производительностью компьютера и скоростью сети.
Виртуальные соединения через локальную сеть или Интернет, смягчающие ограничения по длине кабеля.
Практически неограниченное количество виртуальных подключений
Нет необходимости в последовательном кабеле
компьютера Физические последовательные порты остаются свободными.

Например, DOSBox позволил старым играм для DOS использовать виртуальные нуль-модемы.

Другой распространенный пример — псевдотерминалы Unix (pty), которые предоставляют стандартный интерфейс tty для пользовательских приложений, включая виртуальные последовательные элементы управления. Два таких терминала могут быть легко соединены вместе с помощью приложения для формирования виртуального нуль-модемного канала связи.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Ламмерт Бис. «Подключение последовательного нуль-модемного кабеля RS232 и руководство» . lammertbies.nl . Проверено 26 декабря 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Нуль-модем» . nullmodem.com. 07.11.2008 . Проверено 26 декабря 2013 г.
^ «Нульмодем (9-9) — HwB» . hardwarebook.info. 27 декабря 2006 г. Проверено 26 декабря 2013 г.
^ «ADTPro — последовательные кабели ADTPro» . sourceforge.net. 25 января 2011 г. Проверено 26 декабря 2013 г.
^ «Внешние команды MS-DOS — ИНТЕРЛНК» . Ангельский огонь . Проверено 26 декабря 2013 г.
^ «Эмулятор нуль-модема | Загрузите программное обеспечение эмулятора нуль-модема бесплатно на сайте» . sourceforge.net . Проверено 26 декабря 2013 г.
^ «Разработчик BerliOS: Краткое описание проекта — виртуальный нуль-модемный кабель N8VB_vCOM» . berlios.de. 15 июля 2005 г. Архивировано из оригинала 26 декабря 2013 г. Проверено 26 декабря 2013 г.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с нуль-модемами, на Викискладе?

[lammertbies-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Ламмерт Бис. «Подключение последовательного нуль-модемного кабеля RS232 и руководство» . lammertbies.nl . Проверено 26 декабря 2013 г.

[null-modem-2] Jump up to: ^а ^б «Нуль-модем» . nullmodem.com. 07.11.2008 . Проверено 26 декабря 2013 г.

[3] «Нульмодем (9-9) — HwB» . hardwarebook.info. 27 декабря 2006 г. Проверено 26 декабря 2013 г.

[4] «ADTPro — последовательные кабели ADTPro» . sourceforge.net. 25 января 2011 г. Проверено 26 декабря 2013 г.

[5] «Внешние команды MS-DOS — ИНТЕРЛНК» . Ангельский огонь . Проверено 26 декабря 2013 г.

[6] «Эмулятор нуль-модема | Загрузите программное обеспечение эмулятора нуль-модема бесплатно на сайте» . sourceforge.net . Проверено 26 декабря 2013 г.

[7] «Разработчик BerliOS: Краткое описание проекта — виртуальный нуль-модемный кабель N8VB_vCOM» . berlios.de. 15 июля 2005 г. Архивировано из оригинала 26 декабря 2013 г. Проверено 26 декабря 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]