Внешние интерфейсы персональных компьютеров.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 18Следующая ⇒

Данный раздел посвящен внешним интерфейсам, позволяющим расширять функциональные возможности компьютера, подключая к нему разнообразное периферийное оборудование, и обеспечивать коммуникации с другими компьютерами. Здесь описаны традиционные интерфейсы (LPT-, СОМ-, GAME- и MIDI-портов), интерфейсы дисковых накопителей, клавиатуры, видеомониторов, шины SCSI, USB и FireWire а также вспомогательные интерфейсы l²C и JTAG.

Параллельный интерфейс: LPT-порт

Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера — отсюда и пошло его название LPT-порт (Line PrinTer — построчный принтер). Хотя через этот же порт подключается и большинство лазерных принтеров, которые по принципу действия не построчные, а постраничные, название «LPT» закрепилось основательно. Связь LPT-порта с принтером осуществляется по интерфейсу Centronics.

Интерфейс Centronics

Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему, устанавливаемому на принтерах. Назначение сигналов приведено в табл.2.9, а временные диаграммы обмена с принтером - на рис.2.34.

Таблица 2.9.. Сигналы интерфейса Centronics

Сигнал	I/O*	Контакт	Назначение
Strobe#	I		Строб данных. Данные фиксируются по низкому уровню сигнала
Data [0: 7]	I	2-9	Линии данных. Data 0 (контакт 2) — младший бит
Ack#	O		Acknowledge — импульс подтверждения приема байта (запрос на прием следующего). Может использоваться для формирования запроса прерывания
Busy	O		Занято. Прием данных возможен только при низком уровне сигнала
PaperEnd	O		Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги
Select	O		Сигнализирует о включении принтера (обычно в принтере соединяется резистором с цепью +5 В)
Auto LF#	I		Автоматический перевод строки. При низком уровне принтер, получив символ CR (Carriage Return — возврат каретки), автоматически выполняет и функцию LF (Line Feed — перевод строки)
Error#	O		Ошибка: конец бумаги, состояние OFF-Line или внутренняя ошибка принтера
Init#	I		Инициализация (сброс в режим параметров умолчания, возврат к началу строки)
Sict In#	I		Выбор принтера (низким уровнем). При высоком уровне принтер не воспринимает остальные сигналы интерфейса
GND	-	19-30 33	Общий провод интерфейса

* I/O задает направление (вход/выход) применительно к принтеру.

Рис. 2.34. Передача данных по протоколу Centronics

Интерфейс Centronics поддерживается большинством принтеров с параллельным интерфейсом, его отечественным аналогом является интерфейс ИРПР-М. Относительно близким родственником интерфейса Centronics является и интерфейс ИРПР, имеющий следующие отличия:

· Линии данных инвертированы.

· Протокол квитирования несколько иной.

· Ко всем входным линиям (на принтере) подключены пары согласующих резисторов: 220 Ом к питанию +5 В и 330 Ом к общему проводу. Это позволяет использовать длинные кабели, но перегружает большинство интерфейсных адаптеров PC.

· Сигнал ошибки (и конца бумаги) отсутствует.

Интерфейс ИРПР может быть программно реализован через обычный LPT-порт, но для устранения перегрузки выходных линий согласующие резисторы из принтера желательно удалить. Порт, перегруженный по выходу, может преподносить самые неожиданные сюрпризы (естественно, только неприятные и трудно диагностируемые).

Традиционный LPT-порт

Традиционный (стандартный) порт SPP (Standard Parallel Port) является однонаправленным портом, на базе которого программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт обеспечивает возможность вырабатывания запроса аппаратного прерывания по импульсу на входе АСК#. 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. 2.10) соответствуют интерфейсу Centronics.

Таблица 2.10. Разъем стандартного LPT-порта

Контакт DB-25S	Провод шлейфа	Назначение
I/O*	Reg.Bit**	Сигнал
		O/I	CR: 0\	Strobe#
		O(I)	DR: 0	Data0
		O(I)	DR: 1	Data 1
		O(I)	DR: 2	Data 2
		O(I)	DR: 3	Data 3
		O(I)	DR: 4	Data 4
		O(I)	DR: 5	Data 5
		O(I)	DR: 6	Data 6
		O(I)	DR: 7	Data 7
		I***	SR: 6	Ack#
		I	SR: 7\	Busy
		I	SR: 5	PaperEnd
		I	SR: 4	Select
		O/I	CR: 1\	Auto LF#
		I	SR: 3	Error#
		O/I	CR: 2	Init#
		O/I	CR: 3\	Select In#
18-25	10, 12, 14, 16	18, 20, 22, 24, 26	-	-

* I/O задает направление передачи (вход/выход) сигнала порта. O/I обозначает выходные линии, состояние которых считывается при чтении из соответствующих портов вывода; O(I) — выходные линии, состояние которых может быть считано только при некоторых особых условиях (см. ниже).

** Показаны биты регистров управления (CR), состояния (SR) и данных (DR). Символом «\» отмечены инвертированные сигналы (1 в регистре соответствует низкому уровню линии).

*** Вход Ack# соединен резистором (10 кОм) с питанием +5 В.

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 - BASE, Status Register (SR) - регистр состояния, адрес - BASE+1 и Control Register (CR) - регистр управления, адрес - BASE+2. Информацию о форматах регистров и системной поддержке SPP можно найти в [2, 49-51].

Запрос аппаратного прерывания (обычно IRQ7 или IRQ5) вырабатывается по отрицательному перепаду сигнала на выводе 10 разъема интерфейса (АСК#) при установке CR.4=1. Во избежании ложных прерываний контакт 10 соединен резистором с шиной +5 В. Прерывание вырабатывается, когда принтер подтверждает прием предыдущего байта.

Процедура вывода байта по интерфейсу Centronics через стандартный порт включает следующие шаги (в скобках приведено требуемое количество шинных операций процессора):

· Вывод байта в регистр данных (1 цикл IOWR#).

· Ввод из регистра состояния и проверка готовности устройства (бит SR.7 - сигнал BUSY). Этот шаг зацикливается до получения готовности или до срабатывания программного тайм-аута (минимум 1 цикл IORD#).

· По получении готовности выводом в регистр управления устанавливается строб данных, а следующим выводом строб снимается (2 цикла IOWR#). Обычно для того, чтобы переключить только один бит (строб), регистр управления предварительно считывается, что добавляет еще один цикл IORD#.

Из описания этой процедуры видно, что для вывода одного байта требуется по меньшей мере 4-5 операций ввода/вывода с регистрами порта (это в лучшем случае, когда готовность обнаружена по первому чтению регистра состояния). Отсюда и главный недостаток при выводе через стандартный порт — невысокая скорость обмена при значительной загрузке процессора. Стандартный порт удается разогнать лишь до скоростей порядка 100-150 Кбайт/с при полной загрузке процессора, что сегодня уже явно недостаточно для печати на лазерный принтер. Другой недостаток — функциональный — сложность использования в качестве порта ввода.

Стандартный порт сильно асимметричен — при наличии 12 линий (и бит), нормально работающих на вывод, на ввод работает только 5 линий состояния. Если необходима симметричная двунаправленная связь, на всех стандартных портах работоспособен режим полубайтного обмена — Nibble Mode. В этом режиме, называемым также и Hewlett Packard Bi-tronics, одновременно передаются 4 бита данных, пятая линия используется для квитирования. Таким образом, каждый байт передается за два цикла, а каждый цикл требует по крайней мере тех же пяти операций ввода/вывода, что нужны для вывода по протоколу Centronics.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒