USB-シリアルアダプタ

USB-シリアル アダプタ、または単にUSB アダプタは、 USBデータ信号とシリアル通信規格 (シリアル ポート)間の変換に使用されるプロトコル コンバータの一種です。最も一般的には、USB データ信号はRS-232、RS-485、RS-422、またはTTL レベルのUARTシリアル データに変換されます。古いシリアルRS-423プロトコルはめったに使用されなくなったため、USB-RS-423 アダプタはあまり一般的ではありません。

USB シリアル RS-232 アダプタは、消費者、商業、産業アプリケーションでよく使用され、USB シリアル RS-485/422 アダプタは通常、主に産業アプリケーションでのみ使用されます。現在、USB から TTL レベルの UART コンバータは、マイクロコントローラに直接インターフェイスできるため、学生や愛好家の間で広く使用されています。

USB を他の標準プロトコルまたは独自のプロトコルに変換するアダプタも存在しますが、これらは通常シリアル アダプタとは呼ばれません。

主なアプリケーション シナリオは、USB ベースのコンピューターが、データ転送のセキュリティが通常は問題にならない、 D-sub (通常はDE-9またはDB-25 ) コネクタまたはネジ端子を備えたシリアル デバイスにアクセスして通信できるようにすることです。

USB シリアル アダプタは、絶縁型と非絶縁型があります。絶縁型には、静電気やその他の高電圧サージがデータ ラインに入るのを防ぐオプトカプラやサージ サプレッサが備わっており、これにより、アダプタや接続されたシリアル デバイスのデータ損失や損傷を防止します。非絶縁型には静電気や電圧サージに対する保護がないため、このバージョンは通常、重要でないアプリケーションや短い通信範囲でのみ推奨されます。

歴史的に、ほとんどのパーソナル コンピュータには、COM ポートとも呼ばれる D-sub シリアル RS-232 ポートが組み込まれており、これを使用してコンピュータをほとんどの種類のシリアル RS-232 デバイスに接続できました。1990 年代後半までに、多くのコンピュータ メーカーはシリアル COM ポートを段階的に廃止し、代わりに USB ポートを導入し始めました (これはMicrosoftのPC97アーキテクチャに一部影響を受けています)。

2000 年代半ばまでに、一部のコンピューターにはシリアル COM ポートと USB ポートの両方が搭載されていましたが、その時点では多くのコンピューターにシリアル COM ポートが搭載されておらず、今日ではほとんどの最新コンピューターにはシリアル COM ポートがなく、代わりに USB ポートのみが搭載されています。

RS-232、RS-485、または RS-422 ポートを備えた多くのシリアル デバイスが現在でも使用され、製造されているため、パーソナル コンピュータからシリアル COM ポートがなくなったことで、USB からシリアルへのアダプタが必要になりました。

単純化した例として、一般的な標準USB-シリアルアダプタは、USB信号を処理するUSB​​プロセッサチップで構成されています。USBプロセッサは、処理されたUSB信号をシリアルドライバチップに送信し、シリアルドライバチップは適切な電圧を適用して、処理されたデータ信号をシリアル出力に送信します。^[1]

コンピュータがデータ信号を検出して処理できるようにするには、コンピュータにドライバーをインストールする必要があります。FTDIなど一部のチップモデルにはデフォルトでドライバーがインストールされていますが、他のチップモデルのドライバーは手動でインストールする必要があります（例：WindowsおよびMacOSの場合、WCH（Jiangsu Qin Heng）CH340、^[2] Silicon Labs 210x、^[3] Prolific PL2303 ^[4]）。

USB シリアル アダプタが USB ポート経由でコンピュータに接続されると、コンピュータ上のドライバが仮想 COM ポートを作成します。このポートは、Windows ではデバイス マネージャに、Linux および MacOS では /dev の下に表示されます。この仮想 COM ポートは、内蔵シリアル COM ポートのようにアクセスして使用できます。

しかし、仮想COMポートの特性は、主にデータ遅延のため、実際の内部COMポートとまったく同じではありません。つまり、非常に敏感で正確なデータ転送が必要な場合、USBシリアルアダプタは信頼性が低く、望ましいソリューションではない可能性があります。^[5]仮想COMドライバは通常、Windows、Linux、Macでのみ使用できます。^[6]