Микросхемы селекторов адреса выходных регистров

В схемах селекторов адреса используют логические микросхемы серий К555, К1533, К1531 обеспечивающие требуемые минимальные временные . Заметим, что для повышения разрядности возможно как параллельное объединение логических элементов, так и использование элементов с повышенной разрядностью, например КР531ЛА19. Селекторы адреса можно реализовать на микросхемах ППЗУ.

Для хранения выходных данных используют триггеры регистры этих серий. Например: КР531ИР22, КР531ИР23.

8. Интерфейс centronics

1. Порядок обмена по интерфейсу Centronics

1. Программируемый параллельный интерфейс ( ППИ)

Компьютеры имеют в своем составе стандартные интерфейсы для подключения внешних устройств. Одним из таких интерфейсов является параллельный интерфейс Centronics. Основное назначение интерфейса - подключение принтеров. Поэтому аппаратные и программные средства интерфейса ориентированы на это использование. Однако с его помощью можно подключать к компьютеру и другие внешние устройства, имеющие разъем и протокол обмена Centronics. Достоинство этого способа подключения - меньший риск вывести компьютер из строя. Недостаток - малая скорость обмена.

Цель главы – ознакомление с системой сигналов и протоколами обмена магистрали ISA, получение знаний по проектированию устройств сопряжения.

После изучения главы необходимо знать

• Основные сигналы интерфейса Centronics,

• порядок обмена по интерфейсу Centronics,

• регистры интерфейса, их адреса и назначение битов,

• схемы подключения внешних устройств к интерфейсу Centronics,

• назначение микросхемы программируемого параллельного интерфейса,

• функциональную схему ППИ и режимы работы,

• программирование ППИ,

• схемы подключения ППИ к шинам процессоров.

8.1. Порядок обмена по интерфейсу Centronics

Рассмотрим основные сигналы интерфейса и их назначение. Черта над названием сигнала означает, что активному значению сигнала соответствует низкий уровень электрического сигнала в шине. Число в скобках указывает номер контакта в разъеме. Для подключения интерфейса используется разъем DB25. В интерфейсе используются TTL уровни сигналов.

Интерфейс имеет следующую систему сигналов шины.

D0-D7[2-9] -8-разрядная шина данных.

STROBE[1]- выходной сигнал стробирования данных; данные действительны по переднему и заднему фронтам. По сигналу строба данные заносятся в буфер принтера.

ACK[10] - входной сигнал подтверждения принятия данных и готовности приемника (принтера) принять следующие данные. Здесь реализуется асинхронный обмен.

BUSY[11] - входной сигнал занятости принтера обработкой полученных данных и неготовности принять следующие данные; сигнал активен при отключении линии, при ошибке и при отсутствии бумаги. Компьютер начинает новый цикл передачи только после снятия ACK и после снятия BUSY.

AUTO FD[14] - выходной сигнал автоматического перевода строки; получив его принтер переводит строку.

PE[12]- входной сигнал конца бумаги ;получив его компьютер переходит в режим ожидания.

SLCT[13] - входной сигнал готовности приемника; с его помощью принтер говорит, что он выбран и готов к работе. У многих принтеров постоянно имеет высокий уровень.

SLCT IN[17] - выходной сигнал принтеру, что он выбран и последует передача данных.

ERROR[15] - входной сигнал ошибки принтера; активен при внутренней ошибке, при отключении линии и при отсутствии бумаги.

INIT[16] - выходной сигнал сброса принтера.

GND[18-25] - сигнальное заземление.

В ременная диаграмма передачи данных в Centronics представлена на рисунке 8.1. Временные интервалы даны в нсек.

Перед началом цикла передачи компьютер должен убедиться, что сняты сигналы BUSY и ACK. После этого выставляются данные, формируется строб, снимается строб и снимаются данные. Принтер (ВУ) должен успеть принять данные с выбранным темпом. При получении строба принтер формирует сигнал BUSY , а после окончания обработки данных выставляет сигнал ACK, снимает BUSY и снимает ACK. Затем начинается новый цикл.

Все сигналы передаются в уровнях TTL и рассчитаны на подключение одного стандартного входа TTL. Максимальная длина соединительного кабеля по стандарту 1.8м. Распайка кабеля связи порта с принтером приведена в таблице 8.1.

контакт разъема	контакт принтера
1-14	1-14
15	32
16	31
17	36
18-25	16,7,19-30,33

Таблица 8.1. Формирование и прием сигналов интерфейса Centronics производится путем записи и чтения выделенного для него порта ввода-вывода. Порт содержит 4 регистра.

В компьютере обычно могут использоваться порты LPT1, LPT2 и LPT3, которые имеют базовые адреса (относительно которых идет отсчет адресов регистров порта) 378h, 278h и 3BCh соответственно. При этом LPT3 используется, когда контроллер принтера находится на плате графического адаптера.

Адреса базовых портов хранятся в области данных BIOS, начиная с адреса 0:408h и далее по слову на принтер.

Прерывания портов принтеров (IRQ7 для LPT1 , вектор 0Fh и IRQ5 для LPT2, вектор 0Dh) используются редко.

Регистр с базовым адресом служит для передачи данных (вывода данных). Регистр с адресом базовый+1 служит для чтения битов состояния принтера (ввода данных), а регистр с адресом базовый+2 служит для записи битов управления (вывода данных). Регистр с адресом базовый+1 доступен только для чтения. Регистр с адресом базовый+2 доступен только для записи и записью в него данных формируются управляющие сигналы. Назначение разрядов регистров приведено в таблице 8.2.

Регистр с адресом базовый+3 служит для установки режима работы порта. Его содержимое заносится операционной системой и его нельзя изменять во избежание выхода из строя порта!!!

Регистр с адресом базовый+1		Регистр с адресом базовый+2
бит	назначение	бит	назначение
3	ERROR	0	STROBE
4	SLCT	1	AUTO FD
5	PE	2	INIT
6	ASC	3	SLCT IN
7	BUSY	4	"1" - разрешение прерывания от принтера

Назначение разрядов регистров Таблица 8.2.

Разряды всех трех регистров выведены на разъем порта и к ним возможно подключение внешнего устройства (ВУ). Система сигналов интерфейса позволяет подключать к нему нестандартные ВУ различными способами. Наиболее простой - использовать стандартный протокол обмена. Тогда внешнее устройство должно, эмулируя работу принтера, выставлять требуемые сигналы запроса обмена и состояния "принтера". В этом случае можно использовать драйверы принтера и обращаться в ВУ как принтеру. Однако, ВУ должно содержать схему формирования ответных сигналов.

Д ругой простой способ обмена – обращение непосредственно к регистрам по их адресам, учитывая назначение регистров (рис.8.2). Использование регистра целесообразно для буферизации и при мультиплексировании выходных данных.

Число выходных сигналов (линий) можно увеличить, если использовать управляющие выходные линии в качестве линий адреса одного из выходных регистров. Реально можно использовать 3 линии для передачи адреса (рис.8.2) и, следовательно, адресовать 8 регистров.

А налогично можно использовать мультиплексирование для увеличения числа входных линий. При этом до 3 выходных линий можно использовать для управления коммутатором входных данных. Пример мультиплексирования входных данных приведен на рисунке 8.3. Сигнал SLCT IN используется для управления коммутатором.

Заметим, что при нестандартном использовании интерфейса нельзя будет использовать стандартные средства ОС для работы с ним. Обычно в качестве интерфейса используется микросхема программируемого параллельного интерфейса или она входит в состав БИС вместе с другими контроллерами, но все форматы обмена с ним в этом случае сохраняются. Программирование его работы осуществляется обращением к регистру по адресу базовый+3. Программирование осуществляет ОС при запуске системы. Не трогайте этот регистр во избежание выхода интерфейса из строя.

При выводе данных в режиме эмуляции принтера можно использовать драйверы операционной системы и прерывания INT 21 DOS или INT 17 BIOS. При использовании нестандартных устройств необходимо писать или драйвер или писать программы обращения к порту.

В принципе порт может быть использован и как двунаправленный при его программировании (так называемый расширенный параллельный порт). Самостоятельно экспериментировать не рекомендуется во избежание выхода порта из строя.

Отечественным аналогом интерфейса Centronics является интейсрфе ИРПР-М. Его система сигналов и протокол обмена повторяют интерфейс Centronics.