Параллельный интерфейс ввода вывода

Под интерфейсом (interface) в практике построения микропроцессорных систем понимается совокупность информационно-логических, электрических и конструктивных требований, выполнение которых обеспечивает работоспособное, с оговоренными характеристиками сопряжение различных узлов (устройств) системы.

Информационно-логические требования определяют структуру и состав линий и сигналов, способы кодирования и форматы данных, адресов, команд, протоколы обмена для различных режимов работы. Информационно-логические условия непосредственно влияют на основные характеристики интерфейса: пропускную способность, надежность обмена, аппаратные затраты.

Электрические требования задают необходимые статические и динамические параметры сигналов на линиях интерфейса: уровни, длительности фронтов и самих сигналов, нагрузочные способности, уровни помех и т.п.

Конструктивные требования указывают на тип соединительного элемента, распределение линий по контактам соединительного элемента, допустимую длину линий, геометрические размеры платы, каркаса и других конструктивных элементов.

Соединительный интерфейс в целом существенно влияет на все характеристики ПК, особенно на производительность, так как она может ограничиваться не быстродействием микропроцессора, а возможностями магистрали по скорости передачи информации.

Совокупность линий, передающих сигналы одного функционального назначения, называются шиной (bus). Различают следующие шины системной магистрали:

шина данных(количество линий в шине) предназначена для передачи данных и характеризуется своей разрядностью;

шина адресапредназначена для передачи адреса (ячейки памяти, регистра контроллера ввода-вывода) и характеризуется своей разрядностью (количеством линий в шине);

шина управленияпредназначена для передачи сигналов управления обменом, запросы прерывания, синхронизации и тому подобные.

Как правило, параллельные интерфейсы используются для подключения к ПК не только принтера, но и в качестве относительно быстрого интерфейса передачи данных.

В параллельных портах для одновременной передачи байта информации используются восемь линий. Существенным недостатком параллельного интерфейса является то, что соединительные провода не могут быть слишком длинными из-за множества помех.

Поэтому устройства, подключаемые по этому интерфейсу, должны располагаться на расстоянии не больше 3х метров от ПК и соединяться (надежнее) витой парой. При изготовлении кабеля больше 3х метров его необходимо экранировать для минимизации влияния помех.

Назначение сигналов и номера контактов разъемов ПК и принтера приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основными устройствами, подключаемыми к параллельному порту, были принтеры построчной печати. Поэтому название Line Printer (LPT) надолго определило название интерфейса.

Другое название для параллельного порта дал один из разработчиков разъема – корпорация Centronics Data Computer (CDC). Сейчас название Centronics и LPT прочно укоренились в терминологии специалистов.

Один из аспектов, связанных с работой параллельных портов, - использование прерываний. Обслуживание большинства печатающих устройств выполняется через стандартные регистры принтерного порта – регистры данных, статуса и команд. Это позволяет выполнять прием и передачу данных без использования прерываний работы ЦПц. Но уж слишком прочно укоренился стереотип, связывающий воедино порт и IRQ. Обратившись к руководству по эксплуатации ПК, пользователь наверняка встретит таблицу, где с LPT1 будет связан IRQ7, а для порта LPT2 назначается IRQ5. Подчеркнем, что использование IRQ диктуется особенностями подключенных периферийных устройств. Если по каким-либо причинам нежелательно постоянно анализировать готовность принтера, работающего в фоновом режиме, может потребоваться обслуживание порта с помощью прерываний.

Существует несколько типов параллельных портов, которые в современных материнских платах можно устанавливать через Setup BIOS.

SPP – Standard Parallel Port.

В соответствии со стандартом IEEE 1284 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) SPP располагает тремя режимами: Compatible Mode (совместимый режим), Nibble Mode (полубайтовый режим) и Byte Mode (байтовый режим).

В совместимом режиме возможны лишь 4-разрядная передача и самые необходимые обратные сообщения (к примеру, готов ли к приему принтер). Скорость передачи данных в этом режиме составляет порядка 150 КБ/с.

Полубайтовый режим устанавливает 4-битовый ввод и 8-битовый вывод. Скорость передачи данных в этом режиме составляет порядка 50 КБ/с.

Байтовый режим (режим PS/2) устанавливает 8-разрядную передачу в обоих направлениях. Скорость передачи данных в этом режиме составляет порядка 80…300 КБ/с.

EPP – Enhanced Parallel Port (усовершенствованный параллельный порт). Ввод и вывод по 8 бит. Теоретически возможная скорость передачи данных до 8 МБ/с, на практике же работает на всех скоростях, поддерживаемых шиной ISA. Передает данные со скоростью примерно 1…2 МБ/с. Контроллер в адаптере реализован на ИМС Intel 82360 SL I/O. Этот тип порта разработан специально для таких подключаемых к параллельному порту устройств, как сетевые адаптеры, дисководы и накопители на магнитной ленте. В настоящее время поддержка портов EPP существует во всех наборах микросхем Super I/O, применяемых в современных системных платах и наборах микросхем типа South Bridge с интегрированными функциями ввода-вывода.

ECP – Enhanced Capability Port (порт с расширенными возможностями) – предназначен для подключения к ПК высокоскоростных периферийных устройств (например сетевых принтеров, дисководов CD-ROM, сканеров и даже жестких дисков). Он позволяет быструю передачу данных в двух направлениях на параллельном интерфейсе. Для обмена данными обязательно потребуется DMA-канал. Возможно одновременное подключение нескольких периферийных устройств. Скорость передачи данных в этом режиме составляет также примерно 1…2 КБ/с.

При быстрой печати на лазерном принтере используются прерывания.

При конфигурировании параллельных портов в ПК с шиной ISA/PCI обычно переставляют перемычки и переключатели. Учитывая многообразие плат, представляемых в настоящее время различными производителями, необходимо перед конфигурацией ознакомиться с руководством по эксплуатации.

Существует целый ряд коммерческих программ, поддерживающих передачу файлов через параллельный порт. MS-DOS 6х и все версии Windows также содержат встроенную поддержку передачи файлов через параллельный порт.

Интерфейс Centronics предназначен для радиального подключения печатающих устройств, которые имеют параллельный порт для подсоединения к этому интерфейсу.

Особенностью этого интерфейса является то, что на его разъеме отсутствуют шины питания (кроме заземления).

Выход на подпрограмму управления принтером осуществляется через программное прерывание 17h. Эта программа предоставляет доступ к портам параллельного интерфейса принтеров (LPT1 и т.д.).

Временная диаграмма цикла передачи данных по этому интерфейсу приведена на рис. 6. (все временные интервалы показаны в микросекундах).

Рис. 6

Протокол обмена

Передача данных начинается с проверки ЦПц сигнала BUSY. Если этот сигнал равен “0”, то процессор выставляет данные и сигнал STROBE/ на шину. Принтер по сигналу STROBE/ читает данные с шины данных и выставляет сигнал BUSY=”1” на время обработки считанных данных, которое зависит от конкретного принтера.

После окончания обработки принятых данных, принтер выставляет сигнал ACK/ и снимает сигнал BUSY. Принтер готов к приему следующего кода символа.

Если после приема данных принтер на протяжении некоторого времени не выдал сигнал ACK/ (в разных ПК это время может колебаться от 6 до 12 секунд), то процессор воспринимает эту ситуацию как ошибку при передаче данных.

Если принтер по какой либо причине не готов принимать данные, то он выставляет сигнал BUSY. Более точная информация про ошибку идентифицируется сигналами PE и ERROR/ с регистра состояния адаптера принтера.

Формирование и прием сигналов интерфейса производится путем записи и чтения соответствующих портов ввода/вывода интерфейсного адаптера.

Рис. 7. Три различных типа разъемов, определенных в стандарте IEEE 1284

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: