Serielle Schnittstelle

Die serielle Schnittstelle dient dem Datenaustausch zwischen Computern und Peripheriegeräten. Bei einer seriellen Datenübertragung werden die Bits nacheinander (seriell) über eine Leitung übertragen. Wenn ohne nähere Kennzeichnung von einer „seriellen Schnittstelle“ gesprochen wird ist damit fast immer die CCITT-V.24 bzw. EIA-RS-232-Schnittstelle gemeint. Die Bedeutung und Anordnung der Bits wird bei der RS-232 mit einem sog. UART (Motorola-Bezeichnung) oder USART (Intel, Zilog u. a.) vorgegeben. Moderne serielle Schnittstellen sind Ethernet, USB, Firewire, CAN-Bus oder RS-485, allerdings werden diese landläufig nicht als serielle Schnittstellen bezeichnet.

RS-232 entstand ursprünglich als Schnittstelle für Datenübertragung zu Modems, die zu übertragende Nachrichten auf Telefonleitungen umsetzten. Größte Popularität erlangte diese Schnittstelle Mitte der 1980er Jahre zur Vernetzung von Terminals (z. B. VT100) mit Host-Rechnern, insbesondere der Firma DEC.

Da in den 1980er Jahren einzig Telefonleitungen zur Fernübertragung von Daten (z. B. mit BTX) zur Verfügung standen, deren Übertragungsrate auf wenige Kilobit pro Sekunde begrenzt war (obere Grenzfrequenz um 3500 Hz), wurde RS-232 entsprechend zugeschnitten. Die einstellbaren Datenraten lagen zwischen 110 und 19200 Bit pro Sekunde. Erst mit der Nutzung als Terminalschnittstelle wuchs das Bedürfnis nach höheren Datenraten, heute werden im Allgemeinen 115 Kilobit pro Sekunde (kb/s) angegeben.

Während die ursprüngliche Schnittstellendefinition 25-polige Stecker bzw. Buchsen vorsah (wegen der vielen Modem-Steuersignale), wurde in den 1990er Jahren (vor allem beim PC) die Schnittstelle 9-polig realisiert.

Für die Übertragung hoher Datenraten auf kurze Entfernung setzte sich dagegen die sog. parallele Schnittstelle (Centronics, ECP, EPP) durch, bevor serielle und parallele Schnittstelle weitgehend durch USB abgelöst wurden.

D-Sub-Stecker einer seriellen Schnittstelle (RS232, 9-polig)

Standards

Es gibt verschiedene Standards, die serielle Übertragungsarten spezifizieren. Dazu gehören:

Ursprüngliche Schnittstellen-Standards

• EIA-232 (RS-232, V.10) – 1962 eingeführte serielle Schnittstelle
• EIA-422 (RS-422, V.11) – differentielle Transmitter und Receiver
• EIA-423 (RS-423, V.10) – asymmetrische Schnittstelle ähnlich RS232
• EIA-485 (RS-485, V.11) – differentielle Transceiver (fälschlich auch als Partyline bezeichnet)
• Partyline – differentielle Transmitter und Receiver mit jeweils zusätzlicher Masseleitung (6-Draht)
• Low Voltage Differential Signaling (LVDS, EIA-644) – vgl. RS-422
• TTY-Schnittstelle (Current-loop)

Kommunikation auf Platinenebene

• I²C-Bus – Für Kommunikation innerhalb eines Gerätes, mit einem Daten- und einem Takt-Signal z. B. bei Telefonkarten
• I²S-Bus – Für den Austausch von Audiodaten (Inter-IC Sound interface) z. B. ADC → Signalprozessor → DAC
• Serial Peripheral Interface (SPI) – Für Kommunikation innerhalb eines Gerätes, mit Daten- und Takt-Signal z. B. Serial Flash-Speicher
• 1-Wire-Bus – Für die Kommunikation innerhalb eines Gerätes oder zwischen mehreren proprietären Geräten über eine Datenleitung (z. B. MDE, PDA und Akku)

Kommunikation innerhalb eines Gerätes

• Serial ATA (S-ATA) – für Verbindung zur PC-Festplatte.
• Serial Attached SCSI (SAS) – für Verbindung mit SAS-Festplatten.
• PCI-Express – neuer PC-Standard, ersetzt die parallelen Datenbusse AGP und PCI

Kommunikation in der Größenordnung 1 bis 10 Meter

• FireWire (i.LINK oder IEEE 1394) – z. B. für Festplatten-, Audio- und Videodaten
• Universal Serial Bus (USB)
• PS/2 – Mini-Din-Anschluss (früher DIN) für Maus und Tastatur bei PCs
• CBM-Bus – ein durch Commodore Business Machines bitseriell adaptierter Bus in Anlehnung an den IEC-625-Bus
• Digital Visual Interface (DVI) – Übertragung von Videodaten
• High Definition Multimedia Interface (HDMI) – Digitale Übertragung von Audio und Video
• RC5-Code – Infrarot-Übertragungsstandard für Fernbedienungen
• Infrared Data Association (IrDA) – Standard zur IR-Kommunikation zwischen Laptops, Handys usw.
• Bluetooth – Funknetzstandard für kleinere Distanzen für Headset, Handy, Laptop
• Unilink – von Sony entwickelte proprietäre Fahrzeug-Infotainment-Schnittstelle

Abstand bis 100 Meter

• MIDI – für Musikinstrumente
• To Host – siehe auch MIDI, MP3
• DMX – Bühnentechnik, Beleuchtung
• Sony/Philips Digital Interface (S/PDIF, TOSLINK) – für Audiodaten im Consumer-Bereich
• AES/EBU (AES3) – für Audiodaten im Studiobereich, siehe auch S/PDIF

Robustere Bussysteme

• Controller Area Network (CAN-Bus) – Steuerungstechnik, Fahrzeugtechnik
• Profibus – Industriebus aus der Automatisierungstechnik
• DIN-Messbus – Feldbus für Automatisierungstechnik
• Multi Point Interface (MPI) – für Automatisierungstechnik von Siemens
• Interbus-S – Feldbus für Automatisierungstechnik von Phoenix Contact
• BITBUS – Feldbus IEEE 1118
• Partyline – Feldbus für Terminals zur Betriebsdatenerfassung von INCA
• Local Operating Network (LON) – auch Automatisierungstechnik
• S0-Bus – Endgeräteschnittstelle bei ISDN (digitales Weitverkehrsnetz; Telefonie)
• Ethernet – Netzwerke, Internet
• Wireless LAN (WLAN) – lokales Funknetz IEEE 802.11
• FlexRay – Fahrzeugtechnik
• AS-Interface – Feldbus zum Anschluss von Aktoren und Sensoren

Datenbusse im Bereich Avionik

• ARINC (Aeronautical Radio Incorporated) – für die Luftfahrt
• CIDS-Bus – speziell für die Kabinenkommunikation bei Airbus A320, A330, A340 und A380

Weblinks

• Verschiedene serielle Schnittstellen