2_Параллельный интерфейс lpt порт

Порт парал интерфейса был ввеен в состав ПК в составе прнтера – Line Printer построчный принтер. Традиционный или стандартный ЛПТ порт ориентирован на вывод данных, хотя с некоторыми ограничениями позволяет вводить данные. Существуют различные модификации ЛПТ порта повышающие произволительность и снижающие нагрузку на процессор. В начале они являлись фирменными решениями отдельных производителей. Позднее был принят стандарт IEEE1284. С внешней стороны порт имеет 8битную шину данных, 5битную шину сигналов состояния и 4битную шину управляющих сигналов. Выведенные на разьем розетку DB 25s. В ЛПТ порту используются логические уровни TTL, что ограничивает допустимую длину кабеля из за невысокой помехозащищенности ТТЛ интерф. Гальванич развязка отсутствует то есть схемная земля подключаемого устройства соединяется со схемной землей компьютером. Стандартный ЛПТ порт в некоторой литературе называетя Центроникс ИРПР – М.

!!!! ирпр – интерфейс родильной параллели ( М – модифецированная)

Инт ореентирован на передачу потока байт данных принтеру и прием сигналу состояний принтеру.

Перелача анных по протоколу с центроникс как показано на слайде

Передача днных начинается с проверки готовности принтера. В состоянии линии БИЗИ. Принтер примет данные только при его низком уровне. Строп данных в этом случае может быть коротким за несколько долей мс и порт формирует его не обращая внимания на сигнал БИЗИ. Во время стропа данные должны быть действительные. Подтвеждрением приема байта является сигнал ICK rjnjhsq dshf,fnsdftncz gjckt ghbtvf cnhj,f xtp определенное время. За это время принтер может выполнять какую нибудь операцию – например прогон бумаги. Импульс ICK является импульсом принтера на прием следующего байта. Если прерывание не используется то сигнал ICK игнорируется и сигнал парой сигналов строп и бизи. Свое состояние принтер может идти по линиям селект – по ним же можно определить включен ли принтер или есть ли бумага. Параллельный ЛПТ порт в разных компьютерах может работать в разных режимах:

1. Стандартный SPP;

2. Двунаправленный BD;

Наличие обратной связи о сообщении состояния и параметров принтера

4. Fast centronics;

5. ECP;

6. EPP.

Адаптер параллельного порта представляет собой набор регистров расположенных в пространстве ввода вывода. Регистр – относительно базового порта стандартными начениями которого являются:

1. 378H;

2. 3BCH;

3. 278H.

Порт может использовать линию запроса прерывания RQ7 или RQ5. Порт имеет поддержку на уровне BIOS а именно поиск установленных портов во время post теста и сервисы печати int17H. Обеспечивает вывод символа по вопросу готовности без апартных прерываний. Инициализацию интерфейса и принтера а так же опрос состояния принтера. В раширенных режимах может использоватсья канал DMI прямой доступ к памяти. Современные системные платы имеют встроенный адаптер LPT порта. В настоящее время параллельный порт считается не перспективным и устройства для него почти не выпускаются.

Расширение параллельного порта

Параллельный порт определяется стандартом IEE1284 ринятый в 94 году. Стандарт определяет 5 режимов обмена данными. Согласно стандарту иеее1284 возможны следующие режимы обмена данными через параллельный порт:

1. Режим совместимости – однонаправленный по протоколу цинтроникс соответствует спп порту

2. Полубайтный режим – ввод байта в два цикла по 4 бита. Используется для приема линий состояния

3. Байтный режим – ввод байта целиком с использованием для приема линий данных. Этот режим работает только на портах, допускающих чтение выходных данных

4. EPP двунаправленный обмен данными – управляющее сигналы интерфейса генерируются обратно во время цикла обращения к порту. Эффективен при работе с устройствами внешней памяти и адаптерами локальной сети

5. ECP двунаправленный обмен данными с возможностью аппаратного сжатия данных по методу RLE и использование FIFO буферов и DMI. Управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно. В персональных компьютерах типа РС режим совместимости полностью соответствует SPP порту и режимы задаются в BIOS setup.

При описании режимов обмена используются следующие понятия:

1. Хост – компьютер обладающий парал портом

2. ПУ – периф у-во подключенное к этому порту

3. Прямой канал – канал вывода данных от хоста в периферийное устройство

4. Обратный канал – канал ввода данных от перифирийного устройства в хост

Обычно ЛПТ порт используют для подключения принтера, он может быть использован так же для связи двух компьютеров по параллельному интерфейсу. Высокоскоростная связь между 2мя компами выполняется в режиме ECP. Адаптер ЛПТ порта содержит 3 8битных регистра расположенных по соседним адресам пространства ввода вывода начиная с порта base.

1. Регистр данных DR - данные записанные в этот регистр выводятся на выходные линии интерфейса, данные читанные с этого регистра в зависимости от схематохники адаптера соответствут записанным данным либо сигналам на тех же линиях

2. SR регистр состояния – 5битный порт ввода сигналов состояния принтера

3. Control register регистр управления –

запрос аппаратного прерывания RQ7 или 5 вырабатывается по отрицательнму сигналу канала на выходе 10 разъем интерфецйса. Для вывода одного байта требуется 4-5 операций ввода вывода с регистрами порта, то есть главным недостатком является маленькая скорость при большой загрузке процессора

Часто используемые режимы использования параллелього порта:

EPP - улучшенный параллельный порт, предназначен для повышения производительности обмена по параллельному порту, обеспечивает 4 цикла типов обмена - запись данных, чтение данных, запись адреса, чтение адреса. Адресные циклы используются для передачи адресной канальной и управляющей информации. Циклы обмена данными отличаются от адресных циклов применяемыми стробирующими сигналалми. Главной отличительной чертой режима EPP является выполнение внешней передачи во время одног процессорного цикла ввода вывода. Это позволяет достигать высоких скоростей обмена до 2х мегабайт в секунду. Механизм таймаутов компьютера принудительно завершает любой цикл обмена длящийся более 15 микросекунд. Использование регистра данных EPP позволяет осуществлять передачу блока данных с помощью одной инструкции. Важной чертой режима EPP является то что обращение процессора к периф у-ву осущ в реальном времени без буферизации. Драйвер способен отслеживать состояние и подавать команды в точно известные моменты времени. Циклы чтения и записи могут чередоваться в проивольном порядке или идти блоками. Такой тип обмена удобен для регистроориентированных перифирийных устройств или устройств, работающих в реальном времени и режим ECP – порт с расширенными возможностями. Был предложен и разработан HP совсестно с майкросовт. Как епп 2направленный обмен хоста с ПУ. Протокол ЕСР в обоих направлениях обеспечивает 2 типа цикла – циклы записи и чтения данных и комадные циклы записи и чтения данных. Командные – на два типа – передача канальных адресов и передача счетчика RLC. Протоколом есп смотрится свойство протокола иеее 1284 не заданное правилами.

1. Компрессия данными хост адаптером по методу РЛЕ

2. Буферизация фифо для прямого канала

3. Дми и прямой вывод

Компрессия в реальном времени по медоду рле позволяет достичь высокого метода сдачи котор длинные строки повторяющихся байт. Канальная адресация есп применяется в адресации многих у-в входящих в одно единственное.

Стандарт иеее 1284 определяет физические характеристики приемников и передатчиков сигналов которые по уровням совместимы с ttl. Стандарт определяет 2 уровня интерфейсной совместимости:

1 уровень определен для устройств медленных но использующих смену передачи данных

2 уровень в расшир режимах с высокими скоростями и длинными кабелями. Стандарт иеее 1284 определяет 3 типа разьемов – типа а дб25, тип б центроникс 36 – используются в традиционных кабелях подкючения принтера. Тип с – малогабаритный 36 контактный разьем. Традиционные интерфейсные кабели имеют от 18 до 25 проводов. Эти проводники как перевиты так и нет. К экранированию жестких треб не применяетс.я Стандарт 1284 регламентирует свойство кабелей для параллельного порта:

1. Все сигнальные линии должны быть..

2. Каждая пара должна иметь импиданс 62 +- 5 ом от 4 до 16 мегагерц

3. Уровень перекрестных помех между парами не должен превышать 10%

4. Кабель должен иметь экран, покрывающий не менее 85% внешней повепхности причем на конца кабеля ондолжен быть окольцован и соединен с контактом разьема. Кабели удовлетвор эитм требованям – маркируются иеее1289-1994 могут длину иметь более 10 метров.

Большинство современных ПУ подключаемых к ЛПТ порту поддерж 1284 и функцию plug and play. Компам достаточно иметь контроллер интерфейса поддерживающ стандарт 1284. Если у-ва поддерживают плаг то по протоколу 1284 способно определиться с портом с возможностями режима обмена. Для работы плаг у-во золжно сообщить ОС все сведения о себе – индикаторы производителя, модели и набор поддерж команд. В соответствии с принятой инфой ОС может выполнять действия по ПО и драйверов. Lpt порт может для принтером компов сканеров, внешних накопителей. Конигурирование портов через биоз сетам и раздел на 2 этапа. – предварит и текущ – прикладным или системным ПО. Опертивное переключение возможно в режимах разрешенных при конфигурировании. Этим обеспечивается возможность согласования оборудования ПО и блокирования ложных переключений вызванных некорректными действиями программы. Режимы доступные при конфигурировании работы порта:

1. SPP стагдартный однонаправленный программноуправляемый обмен

2. PS2 BD отличается от SPP возможностью обратной связи о состоянии принтеров

3. FAST Centronics аппаратное формирование центроникс фифо буфера и дми канала

4. Режим EPP

5. ECP + EPP

6. Выбор режима EPP ECP или FC не приводит к быстродействию а только дает возможность драйверу и периф уву установить оптимальный реим функционирования.

Кроме всего прочего при конфигурировании устанавливается разрешение использоваия канала DMI. Работа с параллельным портом на низком уровне применяется при решении различного круга задач по обмену инфы с нестандартными увами. Прямая работа в контроллерах позволяет реализовать любой протокол обмена с увом и использовать линии порта по своему усмотрению.

Лекция 3.

Послед инт ком порт

Обшии принципы орг послед интефейса

 Универсальный внешний последовательный интерфейс — СОМ-порт (Communications Port — коммуникационный порт) присутствует в PC начиная с первых моделей. Этот порт обеспечивает асинхронный обмен по стандарту RS-232C. СОМ-порты реализуются на микросхемах универсальных асинхронных приемо-передатчиков (UART), совместимых с семейством i8250/16450/16550. Они занимают в пространстве ввода-вывода по 8 смежных 8-битных регистров и могут располагаться по стандартным базовым адресам 3F8h (COM1), 2F8h (COM2), 3E8h (COM3), 2Е8h) (COM4). Порты могут вырабатывать аппаратные прерывания IRQ4 (обычно используются для СОМ1 и COM3) иIRQ3 (для COM2 и COM4). С внешней стороны порты имеют линии последовательных данных передачи и приема, а также набор сигналов управления и состояния, соответствующий стандарту RS-232C. СОМ-порты имеют внешние разъёмы-вилки (male - «папа») DB25P или DB9P, выведенные на заднюю панель компьютера (см. п. 2.1). Характерной особенностью интерфейса является применение «не ТТЛ» сигналов — все внешние сигналы порта двуполярные. Гальваническая развязка отсутствует — схемная земля подключаемого устройства соединяется со схемной землей компьютера.

Скорость передачи данных может достигать 115 200 бит в секунду. Компьютер может иметь до четырех последовательных портов COM 1-COM4 (для машин класса AT типично наличие днух портов) с поддержкой на уровне BIOS . Сервис BIOS Int 14h обеспечивает инициализацию порта, ввод и вывод символа (не используя прерываний) и опрос состояния. Через Int 14h скорость передачи программируется в диапазоне 110-9600 бит/с (меньше, чем реальные возможности порта). Для повышения производительности широко используется взаимодействие программ с портом на уровне регистров, для чего требуется совместимость аппаратных средств СОМ-порта с программной моделью i8250/16450/16550. Данный интерфейс был заработан для подключения коммуникационного оборудования (например, модема) для связи с другими компьютерами, сетями и периферийными устройствами. К порту могут непосредственно подключаться и периферийные устройства с последовательным интерфейсом: принтеры, плоттеры, терминалы и другие. Он может быть использован для организации связи непосредственной между двумя компами. Через послед порт может быть организован обмен в асинхронном режиме или синхронный обмен с использованием специальных адаптеров. В современных компьютерах тип

РС имеют встроенные адаптеры ком портов.  «Классический» СОМ-порт позволял осуществлять обмен данными только программно-управляемым способом, при этом для пересылки каждого байта процессору приходится выполнять несколько инструкций. Современные порты имеют FIFО-буферы данных и позволяют выполнять обмен по каналу DMA, существенно разгружая центральный процессор, что особенно важно на больших скоростях обмена.

2_интерфейс RC 232 C. (http://cxem.net/comp/comp47.php)

Интерфейс предназначен для аппаратуры передающей или принимающей данные к конечной аппаратуре каналов данных. Аппаратура передающая или принимающая данные может обозначаться так:

1.ООД – оконечное оборудование данных

2.Апд – аппаратура передачи данных

3.Дте – Data Terminal Equipment

В роли аппаратуры передачи данных моет выступать компьютер, принтер плоттер и другое периф оборудование. Оконечная аппаратура передачи данных в литературе обозначается как АКД, DCE/ . Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Полная схема соединения приведена на рис. 1; интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АКД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля на рисунке 2

Рис. 2.2. Соединение по RS-232C нуль-модемным кабелем 

Стандарт описывает

1_управляющие сигналы интерфейса,

2_пересылку данных,

3_электрический интерфейс

4_типы разъемов.

В стандарте предусмотрены асинхронный и синхронный режимы обмена, но COM-порты поддерживают только асинхронный режим.

Стандарт RS-232C описывает несимметричные передатчики и приемники — сигнал передается относительно общего провода — схемной земли. Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице соответствует диапазон напряжения от –12 до –3 В; логическому нулю — от +3 до +12 В (состояние SPACE). Для входов управляющих сигналов состоянию ON (“включено”) соответствует диапазон от +3 до +12 В, состоянию OFF (“выключено”) — от –12 до –3 В. Диапазон от –3 до +3 В — зона нечувствительности,: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога . Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах от –12 до +5 В и от +5 до +12 В. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов фиксируется ошибка.

Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.

Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.

Подмножество сигналов RS-232C, относящихся к асинхронному режиму и назначение сигналов интерфейса приведено в таблице:

Таблица 2. Назначение сигналов интерфейса RS-232C

Сигнал	Назначение
PG	Protected Ground — защитная земля, соединяется с корпусом устройства и экраном кабеля
SG	Signal Ground — сигнальная (схемная) земля, относительно которой действуют уровни сигналов
TD	Transmit Data —последовательные данные — выход передатчика
RD	Receive Data — последовательные данные — вход приемника
RTS	Request To Send — выход запроса передачи данных: состояние “включено” уведомляет модем о наличии у терминала данных для передачи. В полудуплексном режиме используется для управления направлением — состояние “включено” служит сигналом модему на переключение в режим передачи
CTS	Clear To Send — вход разрешения терминалу передавать данные. Состояние “выключено” запрещает передачу данных. Сигнал используется для аппаратного управления потоками данных
DSR	Data Set Ready — вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных (модем в рабочем режиме подключен к каналу и закончил действия по согласованию с аппаратурой на противоположном конце канала)
DTR	Data Terminal Ready — выход сигнала готовности терминала к обмену данными. Состояние “включено” поддерживает коммутируемый канал в состоянии соединения
DCD	Data Carrier Detected — вход сигнала обнаружения несущей удаленного модема
RI	Ring Indicator — вход индикатора вызова (звонка). В коммутируемом канале этим сигналом модем сигнализирует о принятии вызова

Нормальная послед сигналов для случая подключения к ком порту показана на рисунке. Положительному уровню соответствует логическое состояние выключено а отрицательному включено

Рис. 2.6. Последовательность управляющих сигналов интерфейса

1. Установкой DTR компьютер указывает на желание использовать модем.

2. Установкой DSR модем сигнализирует о своей готовности и установлении соединения.

3. Сигналом RTS компьютер запрашивает разрешение на передачу и заявляет о своей готовности принимать данные от модема.

4. Сигналом CTS модем уведомляет о своей готовности к приему данных от компьютера и передаче их в линию.

5. Снятием CTS модем сигнализирует о невозможности дальнейшего приема (например, буфер заполнен) — компьютер должен приостановить передачу данных.

6. Сигналом CTS модем разрешает компьютеру продолжить передачу (в буфере появилось место).

7. Снятие RTS может означать как заполнение буфера компьютера (модем должен приостановить передачу данных в компьютер), так и отсутствие данных для передачи в модем. Обычно в этом случае модем прекращает пересылку данных в компьютер.

8. Модем подтверждает снятие RTS сбросом CTS.

9. Компьютер повторно устанавливает RTS для возобновления передачи.

10. Модем подтверждает готовность к этим действиям.

11. Компьютер указывает на завершение обмена.

12. Модем отвечает подтверждением.

13. Компьютер снимает DTR, что обычно является сигналом на разрыв соединения (“повесить трубку”).

14. Модем сбросом DSR сигнализирует о разрыве соединения.

Асинхронный режим передачи является байт-ориентированным (символьно-ориентированным): минимальная пересылаемая единица информации — один байт (один символ). Формат посылки байта иллюстрирует рис. 7. Передача каждого байта начинается со старт-бита, сигнализирующего приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит четности (Parity). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посылками. Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (логический 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена.

Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возможные ошибки передачи.

Если принят перепад, сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы, старт-бит считается ложным и приемник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может не сообщать.

Если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уровень логического нуля, фиксируется ошибка стоп-бита.

Если применяется контроль четности, то после посылки бит данных передается контрольный бит. Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки.

Контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии: как правило, при обрыве приемник “видит” логический нуль, который сначала трактуется как старт-бит и нулевые биты данных, но потом срабатывает контроль стоп-бита.

Фото формат асинхронной передачи данных RS 232C

Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с.

Иногда вместо единицы измерения “бит/с” используют “бод” (baud), но при рассмотрении двоичных передаваемых сигналов это некорректно.

Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы распространены незначительно). Количество стоп-бит может быть 1, 1,5 или 2 (“полтора бита” означает только длительность стопового интервала).

Асинхронный режим передачи является байт-ориентированным (символьно-ориентированным): минимальная пересылаемая единица информации — один байт (один символ).

Для управления потоком данных (Flow Control) могут использоваться два варианта протокола — аппаратный и программный. Управление потоком подразумевает посылку уведомления о получении элемента, в то время как управление потоком предполагает посылку уведомления о возможности или невозможности последующего приема данных. Зачастую управление потоком основано на механизме квитирования.

Аппаратный протокол управления потоком RTS/CTS (hardware flow control) использует сигнал CTS, который позволяет остановить передачу данных, если приемник не готов к их приему. Передатчик “выпускает” очередной байт только при включенной линии CTS (готовность к приему данных). Байт, который уже начал передаваться, задержать сигналом CTS невозможно (это гарантирует целостность посылки). Аппаратный протокол обеспечивает самую быструю реакцию передатчика на состояние приемника. Микросхемы асинхронных приемопередатчиков имеют не менее двух регистров в приемной части

1. сдвигающий, для приема очередной посылки,

2. хранящий, из которого считывается принятый байт.

Это позволяет реализовать обмен по аппаратному протоколу без потери данных. Аппаратное управление потоком данных показано на рисунке:

Программный протокол управления потоком XON/XOFF предполагает наличие двунаправленного канала передачи данных. Работает протокол следующим образом: если устройство, принимающее данные, обнаруживает причины, по которым оно не может их дальше принимать, оно по обратному последовательному каналу посылает байт-символ XOFF (13h). Противоположное устройство, приняв этот символ, приостанавливает передачу. Когда принимающее устройство снова становится готовым к приему данных, оно посылает символ XON (11h), приняв который противоположное устройство возобновляет передачу. Программное управление потоком показано на слайде

Рис. 2.14. Программное управление потоком XON/XOFF

Преимущество программного протокола заключается в отсутствии необходимости передачи управляющих сигналов интерфейса — минимальный кабель для двустороннего обмена может иметь только 3 провода (см. рис. 5, а). Недостатком, помимо обязательного наличия буфера и большего времени реакции (снижающего общую производительность канала из-за ожидания сигнала XON), является сложность реализации полнодуплексного режима обмена. В этом случае из потока принимаемых данных должны выделяться (и обрабатываться) символы управления потоком, что ограничивает набор передаваемых символов.

Применяемые в IBM PC приемопередатчики 8250/16450/16550 сигнал CTS