Використання інтерфейсу Centronics для керування зовнішніми пристроями (стр. 1 из 2)
Реферат
Використання інтерфейсу Centronics для керування зовнішніми пристроями
1. Порядок обміну даними через порт принтера (інтерфейсу Centronics)
Для багатьох практичних задач потрібно зв’язати комп’ютер із зовнішніми пристроями. Без цього неможлива ні автоматизація фізичного експерименту, ні комп’ютерне управління технологічними процесами. Зовнішні пристрої можуть бути як стандартними (принтер), так і нестандартними (пристрої для наукових досліджень, крокові двигуни, роботи-маніпулятори). Основне призначення Centronics (аналог ИРПР-М) – це під’єднання до комп’ютера принтерів різних типів. Тому розміщення контактів роз’єму, призначення сигналів та програмні засоби орієнтовані на це застосування. В той же час через Centronics можна керувати й нестандартними зовнішніми пристроями. Перевагами Centronics є стандартність, простота та паралельність (рис.1) та низька ймовірність вивести комп’ютер з ладу (порівняно з ISA). Для зв’язку комп’ютера із зовнішніми пристроями служать порти. Одні порти служать для вводу даних в комп’ютер, а інші - для виводу. Дані в порт записуються і зчитуються по шині даних D0-D7 (8 біт), а для вибору конкретного порту використовується шина адреси A0-A15 (16 біт).
 |
Кабель (25/DB-25S/ - 36)
Рис.1. Ввід-вивід даних через паралельний порт
Фактично паралельний порт складається з трьох 8-бітних портів/ регіcтрів:
1) DR – Data Register, 8 – бітний регістр даних (вивід з комп.)
2) SR - Status Register, 5-бітний регістр стану (ввід)
3) CR – Control Register , 4-бітний регістр контролю (вивід, але можливо ввід)
при цьому DR, CR служать для виводу даних з комп’ютера, а SR – для вводу (табл.1). Кожному біту (розряду) порту принтера фізично відповідає один контакт в роз’ємні. Використовується такі адреси портів принтера: LPT1 ($00378), LPT2 ($00278) і LPT3($003BC). Для більшості комп’ютерів адреси портів принтера (LPT1) в шістнадцятковій системі наступні: DR ($00378); SR ($00379), CR ($0037А), тобто адреса наступного регістра на 1 більша від попереднього, проте адреса першого порта може бути різною. Визначити адресу – в BIOS. Логічній одиниці на розряді паралельного порту відповідає напруга +5В, а логічному нулю – 0 В. Проте, якщо розряд інверсний, то логічній одиниці відповідає 0 В, а логічному нулю – 5В. SR дозволяє зчитувати дані із зовнішніх пристроїв, наприклад цифрові сигнали з різноманітних датчиків. Для SR не використовуються всі розряди, тому розряди вхідних сигналів DI звичайно зчитуються по 4 біти зі зсувом вліво на 3 біти (табл.1). Відповідно після зчитування потрібно програмно зсунути розряди SR7-SR3 вправо на 3 біти (поділити на 8). (рис. DI4-0 – SR7-3 – D4-0)
Таблиця 1. Розряди паралельного порту (піни).
| Позначення розрядів (для комп’ютера) | Позначення розрядів (для порту принтера) | Контакт роз’єму на комп’ютері | Контакт роз’єму на принтері | Ввід (1) / вивід (0);і–інверсія | Розряди вхідних сигналів | |
| Port1 | DR0 | D0 | 2 | 2 | 0 | |
| DR1 | D1 | 3 | 3 | 0 | ||
| DR2 | D2 | 4 | 4 | 0 | ||
| DR3 | D3 | 5 | 5 | 0 | ||
| DR4 | D4 | 6 | 6 | 0 | ||
| DR5 | D5 | 7 | 7 | 0 | ||
| DR6 | D6 | 8 | 8 | 0 | ||
| DR7 | D7 | 9 | 9 | 0 | ||
| Port2 | SR3 | Error | 15 | 32 | 1 | DI0 |
| SR4 | Slct | 13 | 13 | 1 | DI1 | |
| SR5 | Pe | 12 | 12 | 1 | DI2 | |
| SR6 | Ask | 10 | 10 | 1 | DI3 | |
| SR7 | Busy | 11 | 11 | 1 / і | DI4 | |
| Port3 | CR0 | Strobe | 1 | 1 | 0 / i | |
| CR1 | Auto fd | 14 | 14 | 0 / i | ||
| CR2 | Init | 16 | 31 | 0 | ||
| CR3 | Scltin | 17 | 36 | 0 / i | ||
| Земля | Gnd | Gnd | 18 – 25 | 16,17,19-30,33 |
Решту розрядів – заземлення.
Немає сигналів живлення – як перевага.
Непід’єднані контакти – високий рівень
Призначення розрядів порту принтера:
Регістр DR
D0-D7 : 8 – розрядна шина даних, служить для передачі даних з комп’ютера в принтер.
Регістр SR
Error : Помилка
SLCT : Сигнал готовності принтера
PE : Сигнал закінчення паперу
Ask : Підтвердження принтера про прийом даних
Busy : Сигнал зайнятості принтера
Регістр CR
Strobe : Сигнал стробування даних (дозвіл приймати дані, які вже встановлені на шині та виконувати певні дії; передача даних або підготовка – строб (команда на виконання) – пасивний стан)
Auto fd : Сигнал переходу на новий рядок
Init : Ініціалізація принтера (очищення його буфера)
SLCT In : Сигнал принтеру про початок передачі даних
 |
Рис.5.1. Діаграма передачі даних
В порті принтера використовується ТТЛ-логіка (0 – 5В), довжина кабелю – 1,8м.
2. Протоколи та типи паралельного порта
Типи паралельного порту
| Тип паралельного порту | Режим вводу | Режим виводу | Примітки |
| стандартний | півбайтовий | сумісний | ввід – 4біт, вивід – 8 біт |
| Двонаправлений | байтовий | сумісний | ввід/вивід по 8 біт |
| Вдосконалений (ЕРР – Enchanced PP) | ЕРР | ЕРР | ввід/вивід по 8 біт |
| Розширений (ЕСР) | ЕСР | ЕСР | ввід/вивід по 8 біт , прямий доступ до пам’яті |
Режими пар порту
| Режим | Напрям | Швидкість, Кбайт/с |
| Півбайтовий (4біт) | ввід | 50 |
| байтовий | ввід | 50 |
| сумісний | вивід | 150 |
| ЕРР | ввід/вивід | 500-2000 |
| ЕСР | ввід/вивід | 500-2000 |
Після 1993 – ЕРР/ЕСР
Двонаправлений порт 1 (Type1 parallel port), вперше використаний в комп’ютерах PS/2. Дозволяє передачу і прийом через регістр даних. Напрям передачі вказує спеціальний біт регістру управління CR5 (від 0) (=0 – вивід, 1 - ввід).
Порт з прямим доступом до пам’яті (Type 3 DMA parallel port), для PS/2 моделей 57, 90, 95.
Для введення даних звичайно використовується режим півбайтного обміну (4біт – Nible Mode)Паралельний порт розміщений на материнській платі або на платі розширення (мультикарті).
Протоколи
1) Стандартний протокол LPT-порта (SPP – Standard Parallel Port) – однонапрявлений порт, на базі якого програмно реалізується протокол обміну Centronics.
2) протокол порта з розширеними можливотсями (ECP – Extended Capability Port).
Протокол SPP / ECP – в BIOS.
3. Фізичний і електричний інтерфейс
Фізичні характеристики передавачів і приймачів сигналів визначає стандарт ІЕЕЕ 1284 (1994 рік).
Вимоги до передавачів:
1) рівні сигналів без навантаження повинні бути в межах від -0,5В до +5,5В.
2) рівні сигналів при струмі навантаження 14 мА повинні бути не нижчі +2,4В для високого рівня (VOH, Volt Out H) і +0,4В для низького рівня (VOL).
3) вихідний опір 50 Ом (+/- 5).
4) Швидкість наростання (спаду) імпульсу у межах 0,05 – 0,4 В/нс.
Вимоги до приймачів:
1) допустимі пікові значення сигналу від -2,0 до 7 В.
2) поріг спрацьовування 2,0 В для високого рівня (VIH) і 0,8 В для низького рівня (VIL).
3) вхідний струм не більше 20 мА.
4) вхідна ємність не більше 50 пФ.
Стандарт визначає три типи роз’ємів:
А - роз’єм в комп’ютері (DB-25) / ІЕЕЕ 1284-А
В - на принтері (Centronics-36) / ІЕЕЕ 1284-В
С - малогабаритний роз’єм (36 контактів)/ ІЕЕЕ 1284-С
Вимоги до кабелів:
1) кожна лінія повинна мати хвильовий опір (імпеданс) 62 Ом( +/- 6 Ом) у частотному діапазоні 4 – 16 МГц.
2) рівень перехресних перешкод між парами провідників не більше 10%.
3) вита пара (для принтерів НР)
Якщо кабель фольгований і всі сигнальні лінії перевиті, то довжина до 10м (до 2 Мбайт/с).
Хост – комп’ютер, що володіє паралельним портом.
Програмне управління портами принтера
Управління портами можливе мовою асемблера, але більш зручно використовувати асемблері вставки на мові високого рівня (Turbo Pascal 7.0). Асемблерний блок може розміщуватися як в тесті основної програми, так і в тексті процедури. Початок асемблерного блоку позначається службовим словом asm, кінець блоку позначається службовим словом end. У такому випадку в асемблерній вставці можна писати безпосереднього арифметичні і логічні команди, команди переходу і вводу-виводу.
Простота програмування – доступ до кожного біта.
Розглянемо програму Port.pas, яка повинна записати в порт принтера 1 байт даних, а потім зчитати з порта принтера 1 байт. Процедура Write_Port1(Bout) виконує запис 1 байту в порт, процедура Read_Port2(Bin) зчитує 1 байт з порта.
PROGRAM Port;
USES Crt; CONST Port1=$00378; Port2=$00379; { Адреси портiв } VAR Bin,BOut:byte;
Procedure Write_Port1(BOut:byte);
Begin
asm
mov dx,port1 { Адреса порта } mov al,bOut
out dx,al { вивід даних bOut в порт }
end;
End;
Procedure Read_Port2(var Bin:byte); Var b0:byte;
Begin
asm
mov dx,port2 in al,dx { зчитування даних з порта }
mov b0,al
end; Bin:=b0;
End;
BEGIN
ClrScr; writeln('Програма з асемблерними вставками для роботи з портами '); bOut:=$08;
Write_Port1(BOut); writeln(' В порт записано значення BOut = ',BOut);
Read_Port2(Bin); writeln(' З порта зчитано значення Bin = ',Bin); readln;
END.
Для зчитування /запису даних через порти зручно написати спеціалізовані процедури, які будуть також проводити первинну обробку даних. Обробка бітів можна приводити в Асемблері, або ж перетворити байт b1 даних у масив бітів mb[7],.. mb[0] (у двійкове число, 7 - 0111) на мові високого рівня (Паскаль) і оперувати тільки елементами цього масиву (зменш. Швидкість).
1. Маскування – встановлення фільтру, тобто операції виконуються тільки з певними бітами.
Asm
Mov al,ba
And al,0100 0000b
Mob b2,al
end
2. Інверсія виконується на рівні асемблеру () або нарівні Паскалю.
neg al
3. Зсув. В асемблері зсув , у Паскалі зсув на n бітів вправо означає ділення на 2n.
В Паскалі є також наступні команди роботи з портами:
Adres:=$00378;
Port[Adres]:=255; // запис 1111 1111
B1:=port[Adres+1]; // зчитування
Стробування
Швидкість обміну через порт принтера залежить від швидкодії комп’ютера. Тому для зовнішніх пристроїв низької і середньої швидкодії потрібно забезпечувати затримку сигналів (наприклад стробу) на певні проміжки часу (затримка 1 мс: в Паскалі : Delay(1) , в – Delphi : Sleep(1)).