Л 7

Параллельный интерфейс

Стандарт на параллельный интерфейс IEEE 1284, принятый в 1994 году, определяет 5 режимов обмена данными, метод согласования режима, физический и электрический интерфейсы. Согласно IEEE 1284, возможны следующие режимы обмена данными через параллельный порт:

1. Режим совместимости (Compatibility Mode) - однонаправленный (вывод) по протоколу Centronics. Этот режим соответствует стандартному порту SPP.

2. Полубайтный режим (Nibble Mode) - ввод байта в два цикла (по 4 бита), используя для приема линии состояния. Этот режим обмена может использоваться на любых адаптерах.

3. Байтный режим (Byte Mode) - ввод байта целиком, используя для приема линии данных. Этот режим работает только на портах, допускающих чтение выходных данных (Bi-Directional или PS/2 Type 1).

4. Режим ЕРР (Enhanced Parallel Port) (EPP Mode) - двунаправленный обмен данными. Скорость обмена (0,5...2 Мбайт/с).

5. Режим ЕСР (Extended Capability Port) (ECP Mode) - двунаправленный обмен данными с возможностью аппаратного сжатия данных и использования FIFO-буферов и DMA. Эффективен для принтеров и сканеров.

Физический и электрический интерфейс.

Стандарт IEEE 1284 определяет физические характеристики приемников и передатчиков сигналов. IEEE 1284 предусматривает два уровня интерфейсной совместимости: первый уровень - для устройств, не требующих высоких cкоростей обмена, но использующих возможность смены направления передачи данных; уровень два - устройства, работающие в расширенных режимах, с высокими скоростями и длинными кабелями.

Стандарт IEEE 1284 определяет три типа используемых разъемов: А (DB-25), B (Centronics-36), C (новый малогабаритный 36-контактный разъем).

Интерфейсные кабели могут иметь от 18 до 25 проводников (в зависимости от числа проводников GND). Не предъявляется жестких требований к экранировке и прочим параметрам, однако, такие кабели могут работать только на низких скоростях при длине не более 2 метров.

В стандарте IEEE 1284 определены следующие типы разъемов - разъем типа A определен как шты­ревой DB25, разъем типа B — как Centronics 36. Разъем типа C является разъемом высокой плотности. Такие разъемы (типа С) устанавливаются на принтерах Hewlett-Packard. Разъемы всех трех типов показаны на рисунке .

Рисунок – Разъемы параллельного порта

Расположение выводов

№ контакта (25-контактный)	№ контакта (36-контактный)	Обозначение	Направление	Бит регистра	Инвертирование
1	1	Strobe	In/Out	Control-0	Да
2	2	Data0	Out	Data-0	Нет
3	3	Data1	Out	Data-1	Нет
4	4	Data2	Out	Data-2	Нет
5	5	Data3	Out	Data-3	Нет
6	6	Data4	Out	Data-4	Нет
7	7	Data5	Out	Data-5	Нет
8	8	Data6	Out	Data-6	Нет
9	9	Data7	Out	Data-7	Нет
10	10	Ack	In	Status-6	Нет
11	11	Busy	In	Status-7	Да
12	12	Paper-Out	In	Status-5	Нет
13	13	Select	In	Status-4	Нет
14	14	Linefeed	In/Out	Control-1	Да
15	32	Error	In	Status-3	Нет
16	31	Reset	In/Out	Control-2	Нет
17	36	Select-Printer	In/Out	Control-3	Да
18-25	19-30,33,17,16	Ground	-	-	-

В инвертированных линиях низкий логический уровень имеет значение «истина», в неинвертированных наоборот, истиной является высокий логический уровень.

Контакт 25 в разъёме DB-25 на современных компьютерах может быть не соединён с землёй.

Интерфейс Centronics.

Стандартный параллельный порт называется SPP (Standard Parallel Port - стандартный параллельный порт). SPP порт является однонаправленным, на его базе программно реализуется протокол обмена Centronics. Сигналы порта выводятся на стандартный разъем DB-25S (розетка), который размещен непосредственно на плате адаптера или соединяется с ним плоским шлейфом (в случае, если адаптер интегрирован с материнской платой). Названия сигналов соответствуют названиям сигналов интерфейса Centronics.

Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода, начиная с базового адреса порта (BASE):

1. Data Register (DR) - регистр данных.

2. Status Register (SR) - регистр состояния.

3. Control Register (CR) - регистр управления.

Контроллер параллельного интерфейса поддерживает 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов. Обычно поддерживаются три 8-битных регистра в пространстве ввода-вывода и одна линия запроса прерывания. Схемотехника порта LPT базируется на TTL-логике. Скорость обмена не выше 150 Кбайт/с при значительной загрузке процессора.

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в адресном пространстве устройств ввода/вывода. Количество регистров зависит от типа порта, однако три из них стандартны и присутствуют всегда - регистр данных, регистр состояния и регистр управления.

В IBM PC-совместимых компьютерах за параллельными портами закреплены специальные логические имена, поддерживаемые системой: LPT1, LPT2, LPT3. Имя устройства PRN является эквивалентным LPT1.

Стандартный параллельный порт Centronics предназначен только для односторонней передачи информации. Интерфейс Centronics является программно-управляемым

Особенностью интерфейса Centronics является отсутствие на его разъеме шин питания (есть только "земля").

Порт ЕРР (Enhanced Parallel Port - улучшенный параллельный порт).

Фирмы Intel, Xircon, Zenith совместно разработали спецификацию улучшенного параллельного порта ЕРР (Enhanced Parallel Port).

Порт ЕРР является двунаправленным, то есть обеспечивает параллельную передачу 8 бит в обоих направлениях. Порт ЕРР передает и принимает данные почти в шесть раз быстрее обычного параллельного порта. Этому также способствует то, что порт ЕРР имеет буфер, сохраняющий передаваемые и принимаемые символы до того момента, когда модем или другое периферийное устройство будет готово их принять.

Специальный режим позволяет порту ЕРР передавать блоки данных непосредственно из ОЗУ компьютера в периферийное устройство и обратно, минуя процессор. Такое преимущество, однако, реализуется за счет использования, такого ценного ресурса компьютера, как канал прямого доступа к памяти.

Порт ЕРР полностью совместим с обычным портом. Для использования его специфических функций требуется специальное программное обеспечение. При использовании надлежащего программного обеспечения порт ЕРР может передавать и принимать данные со скоростью до 2 Мбит/с.

Подобно интерфейсу SCSI спецификация порта ЕРР позволяет подключать в цепочку до 64 периферийных устройств.

Порт ЕСР (Extended Capability Port - порт с расширенными возможностями).

Дальнейшим развитием порта ЕРР явился порт с расширенными функциями ЕСР.

Как и в ЕРР, в порту ЕСР сохранен тот же режим обмена данными через канал прямого доступа к памяти. Также реализован режим работы, позволяющий снизить загрузку центрального процессора при передаче данных через порт. Порт ЕСР позволяет подключать до 128 периферийных устройств.

Одной из наиболее важных функций, впервые реализованной в ЕСР, является сжатие данных. Это позволяет резко повысить реальную скорость передачи. Для сжатия данных используется метод RLE (Run-Lehgt Encoding). Согласно алгоритму этого метода длинная последовательность одинаковых символов передается всего лишь двумя байтами: один байт определяет повторяющийся символ, а второй — число повторений. При этом стандарт ЕСР допускает сжатие и распаковку данных как программно, путем применения драйвера, так и аппаратно схемой порта.

Режимы ECP позволяют достичь скорости передачи данных до 2 Мбайт/с.

Последовательный интерфейс IEEE-1394 В 1995 году был разработан новый последовательный стандарт передачи данных – IEEE-1394 (или просто 1394). IEEE – это сокращенное название института, разработавшего стандарт, – Institute of Electrical and Electronic Engineers, а 1394 – порядковый номер нового стандарта. Основное преимущество данного стандарта – высокая скорость передачи данных. Сейчас она составляет 800 Мбит/с.

В 2000 году была принята версия стандарта 1394a, а в 2003-м – 1394b (на данный момент это самая современная версия стандарта). Основное отличие нового стандарта – это повышенная скорость передачи данных – 800 Мбит/с, а не 400 Мбит/с, как у 1394a. В дальнейшем планируется скорость передачи в 3200 Мбит/с. Новая версия (1394b) обратно совместима с 1394a, то есть вы можете подключить 1394a-устройства к порту 1394b.

Стандарт 1394 также известен под именами i.Link и FireWire. Первое название принадлежит компании Sony, а второе – компании Apple, но по сути это одно и то же – IEEE-1394. Компания Apple часто использует названия FireWire 400 и FireWire 800; 400 и 800 – это скорость передачи данных в Мбит/с. Фактически, FireWire 400 – это 1394a, а FireWire 800 – 1394b.

Стандарт 1394a Последовательная шина 1394a способна передавать данные со скоростью 100, 200 и 400 Мбит/с; 400 Мбит/с – это 50 Мбайт/с. То есть фильм (типичный размер 700 Мб) скопируется по этой шине всего за 14 секунд, что достаточно быстро даже для сегодняшнего дня, не говоря уже о начале 2000 года, когда был принят этот стандарт.

Но, сами понимаете, 400 Мбит/с – это только теория. А на практике устройства 1394a могли передавать данные со скоростью всего 100 Мбит/с (12,5 Мб/с).

К одному порту IEEE-1394a можно последовательно подключить до 63 устройств. Понятно, что с подключением каждого нового устройства снижается скорость передачи, но на практике никто не подключает к одному порту 63 устройства. Правда, шина IEEE позволяет работать в разветвленном режиме, то есть каждое из этих 63 устройств может быть IEEE-концентратором. А к каждому концентратору можно подключить до 16 IEEE-устройств. Вам и этого мало? Тогда можно установить 1023 шинные перемычки, что позволяет подключить к шине IEEE до 64 000 (!) устройств. Честно говоря, я даже не могу представить себе такое количество устройств.

Шина IEEE-1394 поддерживает технологию P&P (Plug and Play), позволяющую автоматически настраивать подключенное к системе устройство (драйверы, конечно, установить придется, но не нужно с помощью джамперов выделять ресурсы устройству). Также возможно горячее подключение/отключение устройств без отключения питания компьютера. Еще IEEE удобна тем, что каждое подключенное к ней устройство может потреблять ток до 1,5 А, то есть небольшие устройства (которым хватит 1,5 А) могут обходиться без блока питания, а получать питание от IEEE.