Параллельные интерфейсы Centronics и LPT-порт (стр. 1 из 3)
Введение
Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит в слове используются отдельные сигнальные линии, и биты передаются одновременно. Параллельные интерфейсы используют логические уровни ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики), что ограничивает длину кабеля из-за невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса. Гальваническая развязка отсутствует. Параллельные интерфейсы используют для подключения принтеров. Передача данных может быть как однонаправленной (Centronics), так и двунаправленной (Bitronics). Иногда параллельный интерфейс используют для связи между двумя компьютерами - получается сеть, "сделанная на коленке" (LapLink). Ниже будут рассмотрены протоколы интерфейсов Centronics, стандарт IEEE 1284, а также реализующие их порты PC.
Интерфейс Centronics и LPT-порт
Для подключения принтера по интерфейсу Centronics в PC был введен порт параллельного интерфейса - так возникло название LPT-порт (Line PrinTer - построчный принтер). Хотя сейчас через этот порт подключаются не только построчные принтеры, название "LPT" осталось.
Интерфейс Centronics
Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему на принтерах. Назначение сигналов приведено в табл. 1. Интерфейс Centronics поддерживается принтерами с параллельным интерфейсом. Его отечественным аналогом является интерфейс ИРПР-М. Традиционный порт SPP (Standard Parallel Port) является однонаправленным портом, через который программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт вырабатывает аппаратное прерывание по импульсу на входе Ack#. Сигналы порта выводятся на разъем DB-25S (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом. Название и назначение сигналов разъема порта (табл. 2) соответствуют интерфейсу Centronics.
Таб. 1. Назначение сигналов Centronics.
| Сигнал | I/O* | Контакт | Назначение |
| Strobe | I | 1 | Строб данных. Данные фиксируются по низкому уровню сигнала |
| Data [0:7] | I | 2-9 | Линии данных. Data 0 (контакт 2) - младший бит |
| Ack# | 0 | 10 | Acknowledge - импульс подтверждения приема байта (запрос на прием следующего). Может использоваться для формирования запроса прерывания |
| Busy | 0 | 11 | Занято. Прием данных возможен только при низком уровне сигнала |
| PaperEnd | 0 | 12 | Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги |
| Select | 0 | 13 | Сигнализирует о включении принтера (обычноно в принтере соединяется резистором с цепью +5 В) |
| AutoLF# | I | 14 | Автоматический перевод строки. При низком уровне принтер, получив символ CR (Carriage Re turn - возврат каретки), автоматически выполняет и функцию LF (Line Feed - перевод строки) |
| Error | 0 | 32 | Ошибка: конец бумаги, состояние OFF-Line или внутренняя ошибка принтера |
| lnit# | I | 31 | Инициализация (сброс в режим параметров умолчания, возврат к началу строки) |
| Select ln# | 36 | Выбор принтера (низким уровнем). При высоком уровне принтер не воспринимает остальные сигналы интерфейса | |
| GND | - | 19-30, 33 | Общий провод интерфейса |
Рис. 1. Передача данных по протоколу Centronics
Таб. 2. Название и назначение сигналов разъема порта
| Контакт DB-25S | Номер провода в кабеле | Назначение | ||
| I/O* | Reg. Bit** | Сигнал | ||
| 1 | 1 | 0/1 | CR.O | Strobe |
| 2 | 3 | 0(1) | DR.0 | Data 0 |
| 3 | 5 | 0(1) | DR.1 | Data 1 |
| 4 | 7 | 0(1) | DR.2 | Data 2 |
| 5 | 9 | 0(1) | DR.3 | Data3 |
| 6 | 11 | 0(1) | DR.4 | Data 4 |
| 7 | 13 | 0(1) | DR.5 | Data 5 |
| 8 | 15 | 0(1) | DR.6 | Data 6 |
| 9 | 17 | 0(1) | DR.7 | Data 7 |
| 10 | 19 | 1*** | SR.6 | Ack# |
| 11 | 21 | 1 | SR.A | Busy |
| 12 | 23 | 1 | SR.5 | PaperEnd |
| 13 | 25 | 1 | SR.4 | Select |
| 14 | 2 | 0/1 | CR.1 | Auto LF# |
| 15 | 4 | 1 | SR.3 | Error* |
| 16 | 6 | 0/1 | CR.2 | lnit# |
| 17 | 8 | 0/1 | CR.3 | Select ln# |
| 18-25 | 10, 12,14,16, 18.20,22, 24, 26 | - | ||
* I/O задает направление передачи (вход/выход) сигнала порта. 0/1 обозначает выходные линии, состояние которых считывается при чтении из портов вывода; (I) - выходные линии, состояние которых может быть считано только при особых условиях (см. ниже).
** Символом "\" отмечены инвертированные сигналы (1 в регистре соответствует низкому уровню линии).
*** Вход Ack# соединен резистором (10 кОм) с питанием +5 В.
Традиционный LPT-порт
Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса аппаратного прерывания, обычно IRQ7 или IRQ5.Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов, BIOS поддерживает до четырех (иногда до трех) LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом - прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтером по интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа (по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера.
Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода, начиная с базового адреса порта (BASE). Data Register (DR) - регистр данных, адрес=ВЛ5Е. Данные, записанные в этот порт, выводятся на выходные линии интерфейса. Данные, считанные из этого регистра, в зависимости от схемотехники адаптера соответствуют либо ранее записанным данным, либо сигналам на тех же линиях, что не всегда одно и то же. Если в порт записать байт с единицами во всех разрядах, а на выходные линии интерфейса через микросхемы с выходом типа "открытый коллектор" подать какой-либо код (или соединить ключами какие-то линии со схемной землей), то этот код может быть считан из того же регистра данных. Таким образом, на многих старых моделях адаптеров можно реализовать порт ввода дискретных сигналов, однако выходным цепям передатчика информации придется "бороться" с выходным током логической единицы выходных буферов адаптера. Схемотехника ТТЛ такие решения не запрещает, но если внешнее устройство выполнено на микросхемах КМОП, их мощности может не хватить для "победы" в этом шинном конфликте. Однако современные адаптеры часто имеют в выходной цепи согласующий резистор с сопротивлением до 50 Ом. Выходной ток короткого замыкания выхода на землю обычно не превышает 30 мА. Простой расчет показывает, что в случае короткого замыкания контакта разъема на землю при выводе "единицы" на этом резисторе падает напряжение 1,5 В, что входной схемой приемника будет воспринято как "единица". Так что такой способ ввода не будет работать на всех компьютерах. На некоторых адаптерах портов выходной буфер отключается перемычкой на плате. Тогда порт превращается в обыкновенный порт ввода.
Status Register (SR) - регистр состояния; представляет собой 5-битный порт ввода сигналов состояния принтера (биты SR.4-SR.7), адрес==8ЛЗЕ+7. Бит SR. 7 инвертируется - низкому уровню сигнала соответствует единичное значение бита в регистре, и наоборот.
Назначение бит регистра состояния (в скобках даны номера контактов разъема):
SR. 7 - Busy - инверсные отображения состояния линии Busy (11): при низком уровне на линии устанавливается единичное значения бита - разрешение на вывод очередного байта.
SR.6 - Ack (Acknowledge) - отображения состояния линии Ack# (10).
SR.5 - РЕ (Paper End) - отображения состояния линии Paper End (12). Единичное значение соответствует высокому уровню линии - сигналу о конце бумаги в принтере.
SR.4 - Select - отображения состояния линии Select (13). Единичное значение соответствует высокому уровню линии - сигналу о включении принтера.
SR.3 - Error - отображения состояния линии Error (15). Нулевое значение соответствует низкому уровню линии - сигналу о любой ошибке принтера.
SR.2 - PIRQ - флаг прерывания по сигналу Ackft (только для порта PS/2). Бит обнуляется, если сигнал Ack# вызвал аппаратное прерывание. Единичное значение устанавливается по аппаратному сбросу и после чтения регистра состояния.
SR[1:O] - зарезервированы.
Control Register (CR) - регистр управления, wpec^BASE+2. Как и регистр данных, этот 4-битный порт вывода допускает запись и чтение (биты 0-3), но его выходной буфер обычно имеет тип "открытый коллектор". Это позволяет корректно использовать линии данного регистра как входные при программировании их в высокий уровень. Биты О, 1, 3 инвертируются.
Назначение бит регистра управления:
CR[7:6] - зарезервированы.
CR.5 - Direction - бит управления направлением передачи (только для портов PS/2). Запись единицы переводит порт данных в режим ввода. При чтении состояние бита не определено.
CR.4 - AcklntEn (Ack Interrupt Enable) - единичное значение разрешает прерывание по спаду сигнала на линии Ack# - сигнал запроса следующего байта.
CR.3 - Select In - единичное значение бита соответствует низкому уровню на выходе Select ln# (17) - сигналу, разрешающему работу принтера по интерфейсу Centronics.
CR.2 - Init - нулевое значение бита соответствует низкому уровню на выходе - сигналу аппаратного сброса принтера.
CR. 1 - Auto LF - единичное значение бита соответствует низкому уровню на выходе Auto LF# (14) - сигналу на автоматический перевод строки (LF - Line Feed) по при ему байта возврата каретки (CR). Иногда сигнал и бит называют AutoFD или AutoFDXT.
CR.O - Strobe - единичное значение бита соответствует низкому уровню на выходе Strobeft (1) - сигналу стробирования выходных данных.
Запрос аппаратного прерывания (обьлно IRQ7 или IRQ5) вырабатывается по отрицательному перепаду сигнала на выводе 10 разъема интерфейса (Ack#) при установке CR.4=i. Во избежание ложных прерываний контакт 10 соединен резистором с шиной +5 В. Прерывание вырабатывается, когда принтер подтверждает прием предыдущего байта. Как уже было сказано, BIOS это прерывание не использует и не обслуживает.