Устранение ошибок в портах

Передача данных от центрального процессора к любому периферийному устройству и наоборот контролируется заданием запроса на прерывание IRQ.

Прерывания и адреса

Передача данных от центрального процессора к любому периферийному устройству и наоборот контролируется заданием запроса на прерывание (IRQ) и адреса ввода-вывода (I/O address). Для внешнего периферийного устройства запрос на прерывание и адрес ввода-вывода приписываются тому порту, через который оно подсоединяется.

Сами слова «запрос на прерывание» сообщают, что прерывается работа ЦП и ему предписывается заняться данными, поступающими с какого-либо устройства. Всего существует 16 прерываний — от 0 до 15. Все последовательные и параллельные порты, как правило, требуют своего собственного запроса прерывания, за исключением того, что порты СОМ1 и COM3, а также COM2 и COM4 зачастую имеют общий запрос прерывания.

Для каждого порта нужно указывать уникальный адрес ввода-вывода, который подобен почтовому ящику для приходящей на адрес ЦП корреспонденции, в котором она хранится до обработки. Если какой-либо запрос на прерывание или адрес ввода-вывода используются одновременно более чем одним устройством, то ни одно из них не будет работать надлежащим образом и может даже «зависнуть» ПК.

При проблемах с портом проверьте, какие запросы на прерывание и адрес ввода-вывода ему приписаны.

Панель управления — Система — Устройства — Порты СОМ и LPT

Если вы увидите перед какой-либо строчкой желтый кружок с восклицательным знаком внутри, то, возможно, найдете причину «помехи». Выделив строчку, нажмите «Свойства — Ресурсы». В поле «Список конфликтующих устройств» найдите, что вызывает конфликт. Если окажется, что это какая-нибудь старая плата, не поддерживающая Plug & Play, то она будет указана в списке как «Неизвестное устройство».

Чтобы разрешить проблему, измените для одного из устройств-нарушителей запрос на прерывание или адрес ввода-вывода. Если порт находится на системной плате, то используйте для этого программу начальной установки системы System Setup (BIOS).

Для вхождения в System Setup во время запуска ПК нажмите клавишу «Delete», «F1» или иную — узнайте в документации на систему. Во многих программах начальной установки можно назначать запрос на прерывание и адрес ввода-вывода (установить ресурсы) для каждого конкретного порта, отменив старые.

Найдите неиспользуемый запрос на прерывание или адрес ввода-вывода.

Панель управления — Система — Устройства — Компьютер

Вы увидите полный список применяемых ресурсов. Если неиспользуемых запросов на прерывание нет, то попробуйте отключить с помощью System Setup неиспользуемый порт.

Система — Устройства — Конфликтующее устройство — Ресурсы

Выключите функцию «Автоматическая настройка». В окне «Перечень ресурсов» выберите тип ресурса, нажмите кнопку «Изменить» и в поле «Значение» задайте новое (неиспользуемое) значение запроса на прерывание или адрес ввода-вывода.

Установка параметров паралельных портов

Параллельные порты обозначаются аббревиатурой LPT. Компьютер автоматически приписывает каждому обнаруженному параллельному порту адреса от LPT1 до LPT3.

Если вы устанавливаете второй параллельный порт, убедитесь, что он не использует уже имеющийся запрос на прерывание. В некоторых компьютерах LPT1 и LPT2 по умолчанию применяют IRQ7. С помощью Диспетчера устройств установите IRQ5 для LPT2. Если это невозможно, то используйте программу Setup CMOS вашей системы.

Стандартные установки ресурсов параллельных портов

LPT-порт	Запрос на прерывания	Адрес ввода-вывода
LPT1	IRQ7	ЗВС
LPT2	IRQ7	378
LPT3	IRQ5	278

Установка параметров последовательных портов

Каждый последовательный порт идентифицируется с помощью одного из восьми возможных СОМ-адресов — СОМ1, COM2 и т. д., каждому из которых соответствуют свой уникальный адрес ввода-вывода и запрос на прерывание.

Будьте внимательны при установке в ПК устройства, требующего СОМ-порта. Порты СОМ1 и COM2 имеют стандартные адреса ввода-вывода и запросы на прерывание, которые нигде не должны изменяться (обычно могут быть изменены только в программе Setup CMOS вашего ПК). Если для нового устройства требуется назначить порт СОМ1 или COM2, то при загрузке ПК войдите в программу Setup и либо отключите последовательный порт, приписанный к СОМ1 или COM2, либо, если нужно освободить соответствующие установки для добавляемого устройства, измените идентифицирующие его запрос на прерывание и адрес ввода-вывода.

Заметьте, что все стандартные адреса ввода-вывода используют только третье и четвертое прерывания. Поскольку два устройства не должны использовать один и тот же запрос на прерывание, то постарайтесь для новых внешних устройств приписать портьте COM3 по COM3, вручную устанавливая запросы на прерывание и адреса ввода-вывода с помощью Диспетчера устройств (диалоговое окно «Свойства: Система»).

Стандартные установки ресурсов последовательных портов

СОМ-порт	Запрос на прерывание	Адрес ввода-вывода
СОМ1	IRQ4	3F8
COM2	IRQ3	2F8
COM3	IRQ4	ЗЕ8
COM4	IRQ3*	2Е8
СОМ5	IRQ4*	ЗЕО
СОМ6	IRQ3*	2ЕО
СОМ7	IRQ4*	338
СОМ8	IRQ3*	238

* Могут быть установлены с помощью Диспетчера устройств Windows 9x (Свойства: Система)

Оптимизация последовательных портов

Компьютер имеет один либо два встроенных последовательных порта в виде 9-штырькового разъема, обычно расположенных на задней панели компьютера. С помощью такого порта за единицу времени можно передать лишь 1 бит данных, в то время как посредством параллельного — 8 бит. Скорость работы последовательного порта зависит от универсального асинхронного приемо-передатчика (UART), преобразующего проходящий через шину ПК параллельный поток данных в однобитовый.

Как правило, современные ПК поставляются с UART модели 16550. В этом случае максимальная пропускная способность составляет 115 кбит/с, что обеспечивает достаточную полосу пропускания для большинства последовательных устройств. Более старые UART моделей 16450 и 8250 с этой задачей уже не справляются. Но иногда производительности UART 16550 может оказаться недостаточно, ведь некоторые аналоговые модемы обрабатывают сжатые данные со скоростью 230 кбит/с, а адаптеры ISDN — до 1 Мбит/с. Так что, если вам требуется большая скорость передачи данных, покупайте плату расширения с UART модели 16750, способной работать со скоростью 921 кбит/с.

Работа с параллельными портами

Параллельные порты обычно используются для принтеров, хотя через них могут подключаться к ПК и другие устройства, например сканеры. С их помощью можно передавать данные со скоростью от 40 Кбайт/с до 1 Мбайт/с, а иногда даже с большей.

В основном все ПК поставляются с одним параллельным портом в виде 25-штырькового разъема на задней панели. Чтобы добавить второй порт, необходимо купить контроллер ввода-вывода и установить его в разъем расширения на системной плате. Параллельный порт бывает четырех типов — однонаправленный, двунаправленный, с улучшенными возможностями (ЕРР-порт) и с расширенными возможностями (ЕСР-порт). Для каждого из них характерны различные скорость и возможности. Порты большинства новых ПК поддерживают все четыре режима, и чтобы узнать, какой из них обеспечивает параллельный порт, посмотрите в программе Setup (CMOS Setup utility) вашего ПК раздел периферийных устройств (Integrated peripherals).

Однонаправленный порт иногда называется также SPP-портом. Эта базовая конфигурация пропускает данные со скоростью 40-50 Кбайт/с лишь в одном направлении — к принтеру или другому внешнему устройству.

Двунаправленный порт. Обеспечивает двусторонний обмен данными со скоростью передачи от 100 до 300 Кбайт/с между ПК и внешним устройством. При этом информация о состоянии последнего поступает в компьютер.

Порт с улучшенными возможностями (ЕРР). Разработан для внешних дисководов и сетевых адаптеров, требующих высокой производительности. Обеспечивает скорость передачи данных от 400 Кбайт/с до 1 Мбайт/с и более.

При установке в программе System Setup опции ЕРР предлагаются версии 1.7 и 1.9. Практически для всех периферийных устройств, купленных в последние годы, нужно выбирать 1.9.

Порт с расширенными возможностями (ЕСР). Повышает скорость и расширяет возможности обмена данными между внешним устройством и компьютером. Если принтер и иное периферийное устройство поддерживают ЕСР, то они непосредственно выдают сообщения о состоянии устройств и ошибках.

Если в программе. System Setup задать опцию ЕСР, то появится строчка для выбора DMA-канала (канал непосредственного доступа к памяти, direct memory access). Необходимо задать его так же, как и при запросе на прерывание. Чтобы предотвратить возникновение конфликтов DMA-каналов, просмотрите свободные из них в окне «Свойства: Компьютер», как описано выше. Если конфликта не избежать, то вернитесь к двунаправленному режиму порта.

Лучший порт для урагана данных.

В новых системах и периферийных устройствах параллельные и последовательные порты стали заменять универсальной последовательной шиной (Universal Serial Bus, USB). С ее помощью можно достичь скорости передачи данных до 12 Мбит/с, а также подключать при наличии всего одного порта клавиатуры, мониторы, мыши и многие другие (до 127) устройства, которые, как и с решающим сходные задачи SCSI-интерфейсом, могут быть соединены «цепочкой». При этом используется всего один запрос прерывания. USB-шину можно устанавливать и на более старые компьютеры, купив соответствующую плату расширения.

Ошибка открытия com порта windows

Сначала проверьте последовательные порты. Загрузите Windows, но не подключайте плату Arduino или ESP8266. На рабочем столе щелкните правой кнопкой мыши (ПКМ) по ярлыку Этот компьютер (Компьютер). В меню выберите Свойства. В окне Система щелкните по ссылке Диспетчер устройств. В окне Диспетчер устройств откройте Порты (COM и LPT). Должен присутствовать последовательный порт COM1.

Теперь воткните в USB порт кабель от Arduino или ESP8266. В диспетчере устройств должен появиться дополнительный COM порт. Я подключил NodeMCU v3 и появился дополнительный порт COM3.

Если порт определился, но никаких сообщений в монитор порта не выводится, то проверьте скорость порта. В настройках Arduino IDE выставьте скорость порта ту, которая прописана в скетче. В окне монитора порта нажмите кнопку Очистить вывод. После этого монитор порта должен заработать.

Если ничего не изменилось и присутствует только порт COM1, то значит у вас проблемы с последовательным портом.
В этом случае при запуске скетча в окне выдается сообщение «Порт недоступен», «Ошибка подключения последовательного порта», «Порт не найден» и т.п. После этого начинаются пляски с бубном — отключаются и снова подключаются кабели, перезагружается компьютер. Иногда это помогает, иногда — нет.
Вероятная причина ошибки порта — помехи при передаче данных по USB кабелю. Вначале проверьте кабели и USB разъёмы. Замените ненадёжные кабели и не используйте разбитые USB разъёмы.

Другая причина — недостаточно тока для питания Arduino или ESP8266. USB порт в компьютере может быть запитан от источника с малым выходным током. Попробуйте самое простое — подключить Arduino к другому порту в надежде на то, он запитан от более мощного источника. Такое возможно, если USB портов несколько. Кардинальное решение — подключить Arduino или ESP8266 через USB хаб (USB-разветвитель) с внешним блоком питания с выходным током не менее 2 — 3 А.
Ещё одно причина нехватки питания для портов USB — подключение к роутеру по Wi-Fi. Wi-Fi адаптер потребляет значительный ток и нагружает шину питания портов USB. В связи с этим отключите Wi-Fi адаптер и подключите компьютер к роутеру кабелем. Иногда это сразу может решить проблему.
Предпочтительно использовать компьютер с подключением клавиатуры и мыши к портам PS/2. Клавиатура и мышь с подключением по USB будут дополнительно нагружать шину +5В и питания для Arduino или Node MCU может не хватить. По возможности используйте десктоп с достаточно мощным блоком питания, который обеспечивает с запасом ток по шине +5В. Некоторые дешёвые материнские платы при подключении двух-трёх USB устройств уже начинают давать сбои.

Используйте короткий USB кабель, насколько это возможно. Это уменьшит помехи при передаче данных.
Не используйте USB удлинители, подключайте Arduino или ESP8266 непосредственно к USB портам компьютера на задней стенке системного блока. Не используйте USB разъёмы на передней панели системного блока или USB порты картридера. Они подключаются к материнской плате кабелями. Это увеличивает помехи при передаче данных.

Самый действенный способ снизить помехи это использовать USB кабель с ферритовыми фильтрами — цилиндрическими утолщениями из ферритовых колец на концах кабелей.

Фильтры бывают съемными, они надеваются на кабель и защелкиваются.

Можно изготовить фильтр самостоятельно. Возьмите ферритовое кольцо диаметром около 20 мм, притупите острые кромки наждачной бумагой, сделайте один виток кабеля вокруг сердечника и зафиксируйте кольцо на кабеле с помощью скотча или термоусадочной трубки.

Если использовать кольца небольшого диаметра, то никакой фиксации не понадобится. Например, я использовал два кольца, снятые с неисправной материнской платы. Только придется разрезать кабель и затем спаять его снова или припаять новый USB разъем.

Бывают ситуации, когда Arduino работает нормально, а при подключении ESP8266 появляются ошибки и скетч не работает. Такое может быть из-за того, что Wi-Fi передатчик модуля потребляет довольно значительный ток и для нормальной работы просто не хватает тока. Подключите ESP8266 через USB хаб с внешним блоком питания с выходным током 2-2.5-3 А. Также используйте для подключения короткие кабели с ферритовыми фильтрами на концах.

Если USB порты на материнской плате слабы по токам питания, то можно попробовать дополнительно подключить в PCI разъем контроллер USB. Подключите к этому контроллеру USB-мышь и USB-клавиатуру. К USB портам на материнской плате подключайте только Arduino или NodeMCU v3. К PCI разъему подводится более мощное питание. Один из таких контроллеров показан на фото:

Пробуйте подключаться к разным USB разъёмам компьютера, если их несколько, или разным разъёмам USB хаба.
Если ваш компьютер имеет порты USB2.0 и USB3.0, то пробуйте подключаться к тем и другим. Скорее всего лучшие результаты получите при подключении к USB2.0. Драйвер USB3.0 может работать некорректно.
Windows иногда просто не может определить порт. Проверьте контакты блока питания USB хаба в розетке сети. Если блок питания болтается, то о надёжной работе USB портов не может быть и речи.

Подключайте плату Arduino или ESP8266 в USB разъём после полной загрузки Windows.
При переключениях в другие порты номер порта может измениться. Проверяйте номер порта. В верхнем меню Arduino IDE выберите Сервис (Tools) -> Последовательный порт (Serial Port). Рядом с портом COM1 должен быть дополнительный порт. Поставьте галку, чтобы активировать его.

Работу COM порта и загрузку скетча визуально можно проверить по миганию светодиодов RX и TX на плате Arduino или по частому миганию светодиода рядом с Wi-Fi антенной на плате ESP8266 (NodeMCU v3).

Несмотря на все ухищрения, Windows 10 не открывает COM порт для Node MCU v3 (ESP-12E). Иногда подключает порт и тут же сбрасывает его и так без конца.
Подключил Node MCU v3 (ESP8266) через USB хаб с внешним блоком питания к компьютеру с Windows XP SP3. Установил драйвер ch341ser.exe и Arduino IDE 1.6.5. COM порт определяется и работает. В Windows XP COM порты определяются более надёжно. Проверил это на двух компьютерах с Windows XP с Intel и AMD процессорами.
Однако некоторые скетчи уже не используют приложения Win32 и при компиляции выдаётся ошибка. В этом случае потребуется как минимум 64-разрядная Windows 7.
COM порты виртуальные и, как в любой программе, возможен сбой при определении порта.

Семипортовые USB хабы (разветвители), как пишут в интернете, имеют две микросхемы по 4 порта. Последний порт первой микросхемы используется для подключения второй микросхемы. В итоге получается 3+4 порта. Можно попробовать подключать Arduino или Node MCU в разные порты хаба.

В Windows откройте Диспетчер устройств, раскройте Порты (COM и LPT). Не закрывайте это окно. Начинайте пробовать разные кабели, разные порты и разные варианты подключения оборудования и, как только порт надёжно определится в Диспетчере устройств, запомните эту конфигурацию оборудования.

И последнее и, может быть, самое главное. Большинство бестрансформаторных блоков питания (зарядных устройств), выполненных в корпусе-вилке, не обеспечивают заявленных характеристик. Например, у зарядного устройства 5V 2.1А, показанного ниже, при токе 0,9 А напряжение на выходе падает до 3,8 В. Сомневаюсь в том, что такой блок питания вообще может отдать в нагрузку ток 2А.

При подозрениях на проблему с питанием используйте трансформаторный блок питания. По габаритам он будет намного больше, зато надежно обеспечит расчетные ток и напряжение.
Рекомендации по блоку питания (из книги «Неисправности вашего ZX SPECTRUM» С.-Петербург, 1991):
«Советуем Вам выбрать самую простую, но и самую надежную схему: трансформатор — диодный мост — конденсатор фильтра — микросхема КР142ЕН5А в стандартном включении — блокировочный конденсатор.
Не стремитесь к чрезмерной миниатюризации! Трансформатор должен иметь мощность не менее 15 Вт, провод вторичной обмотки диаметр не менее 0,7 мм и напряжение на вторичной обмотке под нагрузкой 7-8 Ом должно быть 9-10 В.
Диодный мост подойдет любой из серий КЦ402, КЦ405. Конденсатор фильтра должен быть не менее 4000 мкФ, а рабочее напряжение — не ниже 16 В. На выходе ЕН5А поставьте блокировочный конденсатор 100-200 мкФ на 10-16 В. После сборки БП проконтролируйте напряжение на входе ЕН5А при подключенной нагрузке 5 Ом — должно быть 10,5-11 В.
Если это не так — отмотайте или домотайте несколько витков вторичной обмотки трансформатора. Затем проконтролируйте под нагрузкой 5 Ом напряжение на выходном разъеме БП — должно быть 4,9 — 5,1 В. При низком напряжении придется взять более толстый провод для подсоединения разъема.
При окончательной проверке БП посмотрите на осциллографе переменную составляющую напряжения на пределе 10 мВ (под нагрузкой 5 Ом) — заметных отклонений от прямой линии не должно быть.
В случае неудачи емкость фильтрующего конденсатора нужно увеличить.
Наконец, позамыкайте выход БП накоротко и убедитесь, что ЕН5А не выходит из строя.»

Некоторые экземпляры ЕН5А имеют на выходе напряжение чуть меньше 5 В. Для регулировки выходного напряжения соберите блок питания по схеме:

Номиналы резисторов R1 и R2 вы можете рассчитать сами. Например, после мостика на конденсаторе фильтра под нагрузкой у вас получилось напряжение 15 В. Напряжение на стабилитроне составит 3-3,3 В. Значит на резисторе R1 должно упасть 15 — 3 = 12 В. Ток стабилитрона КС133А 10 мА, т. е. 0,01 А. По закону Ома R = V/I. R = 12/0.01= 1200 Ом = 1,2 кОм. Также можно попробовать стабилитрон КС119А (напряжение стабилизации 1,9 В). Резистор R2 можно взять сопротивлением раза в три больше, чем R1, чтобы не так сильно шунтировал стабилитрон. R2 будет 3 — 3,6 кОм. Мощность рассеивания тоже рассчитывается по закону Ома. Резистор 0,25 Вт будет с большим запасом по мощности рассеивания. Для регулировки напряжения удобно использовать подстроечный многооборотный резистор СП5-3 или аналогичный.
Аккуратнее с регулировкой напряжения, а то выведите из строя само устройство. Вначале для проверки блока питания подключите нагрузку — резистор 5 Ом 5 Вт. Ток нагрузки будет 1 А. Резистором R2 установите напряжение на выходе + 5,0 ÷ 5,25 В.

Для повышения напряжения на выходе есть более простой вариант — включить в разрыв между выводом ЕН5А и общим проводом диод Д9Б. Так сделано в блоке питания для компьютера Специалист — М (ж. «Моделист-конструктор» № 4, 1991 г.)