Основы автоматизации эксперимента Герман (стр. 14 из 16)
Стандартный параллельный порт называется SPP (Standard Parallel Port). SPP порт является однонаправленным, на его базе программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт обеспечивает возможность генерации IRQ по импульсу ACK# на входе. 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 (таблица 2), а изображение разъема интерфейсного адаптера со стороны компьютера приведено на рис. 2.
Таблица 2. Разъем и шлейф стандартного LPT порта
| Контакт DB-25S | Провод шлейфа | I/O | Сигнал | Контакт DB-25S | Провод шлейфа | I/O | Сигнал |
| 1 | 1 | O/I | Strobe# | 10 | 19 | I* | ACK# |
| 2 | 3 | O(I) | D0 | 11 | 21 | I | Busy |
| 3 | 5 | O(I) | D1 | 12 | 23 | I | PE |
| 4 | 7 | O(I) | D2 | 13 | 25 | I | Select |
| 5 | 9 | O(I) | D3 | 14 | 2 | O/I | Auto LF# |
| 6 | 11 | O(I) | D4 | 15 | 4 | I | Error# |
| 7 | 13 | O(I) | D5 | 16 | 6 | O/I | Init# |
| 8 | 15 | O(I) | D6 | 17 | 8 | O/I | Select In# |
| 9 | 17 | O(I) | D7 | 18 - 25 | 10,22, 14,16, 18,20, 22,24,26 | - | GND |
Примечание. I/O – направление передачи: I – вход; O – выход; O(I) – выход, состояние которого может быть считано при определенных условиях, O/I – выходные линии, состояние которых читается при чтении из соответствующих регистров порта. * - Вход ACK# соединен с питанием +5 В через резистор 10 кОм. Это сделано для исключения ложных прерываний, т.к. прерывание генерируется по отрицательному перепаду сигнала на входе ACK#.
Рис. 2. Разъем интерфейсного адаптера Cetronics DB-25S
В качестве недостатков стандартного LPT порта (SPP) следует отметить невысокую скорость передачи данных (100 – 150 кБ/сек), загрузку процессора при передаче данных, невозможность двунаправленного побайтного обмена. Существует "радиолюбительская" методика двунаправленного обмена, которая состоит в том, что для ввода данных на линии D0-D7 выставляют "1", а в качестве передатчика используют микросхемы с открытым коллектором, которые при открытом транзисторе могут "подсаживать" напряжение логической единицы до уровня порядка 1.5 – 1.7 В. Ток ограничен на уровне 30 мА. Как очевидно из уровней сигналов, они не соответствуют уровням ТТЛ, поэтому многие порты не работают в таком режиме или работают нестабильно. Кроме того, такой способ может быть опасен для адаптера порта, который будет работать с предельными для него токами.
Стандарт IEEE 1284, принятый в 1994 году, определяет термины SPP, ЕРР и ЕСР. Стандарт определяет 5 режимов обмена данными, метод согласования режима, физический и электрический интерфейсы. Согласно IEEE 1284, возможны следующие режимы обмена данными через параллельный порт:
– Compatibility Mode – однонаправленный (вывод) по протоколу Centronics. Этот режим соответствует стандартному (традиционному) порту SPP;
– Nibble Mode – ввод байта в два цикла (по 4 бита), используя для ввода линии состояния. Этот режим обмена может использоваться на любых адаптерах;
– 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);
– ЕРР (Enhanced Parallel Port) Mode – двунаправленный обмен данными, при котором управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно во время цикла обращения к порту (чтения или записи в порт). Эффективен при работе с устройствами внешней памяти, адаптерами локальных сетей;
– ЕСР (Extended Capability Port) Mode – двунаправленный обмен с возможностью аппаратного сжатия данных по методу RLE (Run Length Encoding), использования FIFO-буферов и DMA. Управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно. Эффективен для принтеров и сканеров.
В современных машинах с LPT-портом на системной плате режим порта – SPP, ЕРР, ЕСР или их комбинация задается в BIOS Setup. Режим Compatibility Mode полностью соответствует SPP и часто установлен по умолчанию. Все остальные режимы расширяют функциональные возможности интерфейса и повышают его производительность. Кроме того, стандарт регламентирует способ согласования режима, доступного как ПК, так и периферийному устройству.
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 скоростей обмена, но использующих возможность смены направления передачи данных; второй уровень - устройства, работающие в расширенных режимах, с высокими скоростями и длинными кабелями. Требования к передатчикам приведены в таблице 3, для приемников – в таблице 4.
Таблица 3. Требования стандарта IEEE 1284 к передатчикам
| Требование | Значение |
| Диапазон уровней сигналов без нагрузки | -0.5...+5.5 В |
| Уровень "1" при токе нагрузки 14 мА, не менее | +2.4 В |
| Уровень "0" при токе нагрузки 14 мА, не более | +0.4 В |
| Выходной импеданс, измеренный на разъеме | 50±5 Ом |
| Скорость нарастания/спада импульса (должна находиться в указанных пределах) | 0.05 ... 0.4 В/нс |
Таблица 4. Требования стандарта IEEE 1284 к приемникам
| Требование | Значение |
| Допустимые пиковые значения сигналов, выдерживаемые без ошибок в работе, В | -2.0 ... +7.0 |
| Порог срабатывания "1", не выше, В | 2.0 |
| Порог срабатывания "0", не ниже, В | 0.8 |
| Гистерезис приемника (пределы), В | 0.2 - 1.2 |
| Входной ток (втекающий и вытекающий), не более, мкА | 20 |
| Входная емкость, не более, пФ | 50 |
Примечание: Входные линии соединяются с шиной питания резистором 1.2 кОм.
Стандарт IEEE 1284 определяет три типа используемых разъемов: А (DB-25S), 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. Стандарт IEEE 1284 для улучшенных кабелей определяет следующие параметры:
– Все сигнальные проводники должны быть перевиты с отдельными обратными (общими) проводами;
– Каждая пара должна иметь импеданс 62±6 Ом в диапазоне частот 4–16 МГц;
– Уровень перекрестных помех не должен превышать 10%;
– Кабель должен иметь экран, покрывающий не менее 85 процентов внешней поверхности. На концах кабеля экран должен быть окольцован и соединен с контактом разъема GND.