Параллельный интерфейс: LPT-порт
ндартный 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 Bitronics, одновременно
передаются 4 бита данных, пятая линия используется для квитирования.
Функции BIOS для LPT-порта
BIOS обеспечивает поддержку LPT-порта, необходимую для организации вывода
по интерфейсу Centronics.
В процессе начального тестирования POST BIOS проверяет наличие параллельных
портов по адресам ЗВСЬ, 378h и 278h и помещает базовые адреса обнаруженных
портов в ячейки BIOS DATA AREA 0:0408h, 040Ah, 040СП, 040ЕП. Эти ячейки
хранят адреса портов с логическими именами LPT1-LPT4. В ячейки 0:0478,
0479, 047А, 047В заносятся константы, задающие выдержку тайм-аута для этих
портов.
Поиск портов обычно ведется по базовому адресу. Если считанный байт совпал
с записанным, считается, что найден LPT-порт, и его адрес помещают в ячейку
BIOS DATA AREA. Адрес порта LPT4 BIOS самостоятельно установить не может,
поскольку в списке стандартных адресов поиска имеются только три
вышеуказанных.
Обнаруженные порты инициализируются — записью в регистр управления
формируется и снимается сигнал Initff, после чего записывается значение
00h, соответствующее исходному состоянию сигналов интерфейса.
Программное прерывание BIOS I NT 17h обеспечивает следующие функции
поддержки LPT-порта:
00h — вывод символа из регистра AL по протоколу Centronics. Данные
помещаются в выходной регистр и после готовности принтера формируется
строб.
01h — инициализаия интерфейса и принтера.
02h — опрос состояния принтера.
При вызове INT 17h номер функции задается в регистре АН, номер порта — в
регистре DX (0 — LPT1, 1 — LPT2...). При возврате после любой функции
регистр АН содержит код состояния — биты регистра состояния SR[7:3] (биты 6
и 3 инвертированы) и флаг тайм-аута в бите 0. Флаг тайм-аута
устанавливается при неудачной попытке вывода символа.
Расширения параллельного порта
Недостатки стандартного порта частично устраняют новые типы портов,
появившихся в компьютерах семейства PS/2.
Двунаправленный порт 1 (Typel parallel port) — интерфейс, введенный с PS/2.
Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или
двунаправленном. Протокол обмена формируется программно, а для указания
направления передачи в регистр управления порта введен специальный бит: при
CR.5=0 буфер данных работает на вывод, при CR.5=1 — на ввод.
Порт с прямым доступом к памяти (Type 3 DMA parallel port) применялся в
PS/2 моделей 57, 90, 95. Этот тип был введен для повышения пропускной
способности и разгрузки процессора при выводе на принтер. Программе,
работающей с данным портом, требовалось только задать блок данных в памяти,
подлежащих выводу, и вывод по протоколу Centronics производился без участия
процессора.
Физический и электрический интерфейс
Стандарт IEEE 1284 определяет физические характеристики приемников и
передатчиков сигналов.
К передатчикам предъявляются следующие требования:
Уровни сигналов без нагрузки не должны выходить за пределы -0,5... +5,5 В.
Уровни сигналов при токе нагрузки 14 мА должны быть не ниже +2,4 В для
высокого уровня (voh) и не выше +0,4 В для низкого уровня (vol) на
постоянном токе.
Выходной импеданс ro, измеренный на разъеме, должен составлять 50(±)5 Ом на
уровне voh-vol. Для обеспечения заданного импеданса в некоторых случаях
используют последовательные резисторы в выходных цепях передатчика.
Согласование импеданса передатчика и кабеля снижает уровень импульсных
помех.
Скорость нарастания (спада) импульса должна находиться в пределах 0,05-0,4
В/нс.
Требования к приемникам:
Допустимые пиковые значения сигналов -2,0...+7,0.
Пороги срабатывания должны быть не выше 2,0 В (vih) для высокого уровня и
не ниже 0,8 В (vil) для низкого.
Приемник должен иметь гистерезис в пределах 0,2-1,2 В.
Входной ток микросхемы не должен превышать 20 мкА.
Входная емкость не должна превышать 50 пФ.
Стандарт IEEE 1284 определяет три типа используемых разъемов. Типы Л (DB-
25) и В (Centronics-36) используются в традиционных кабелях подключения
принтера, тип С — новый малогабаритный 36-контактный разъем.
Интерфейсные кабели, традиционно используемые для подключения принтеров,
обычно имеют от 18 до 25 проводников, в зависимости от числа проводников
цепи GND.
Стандарт IEEE 1284 регламентирует и свойства кабелей:
Все сигнальные линии должны быть перевитыми с отдельными обратными
(общими) проводами.
Каждая пара должна иметь импеданс 62(±)6 Ом в частотном диапазоне 4-16 МГц.
Уровень перекрестных помех между парами не должен превышать 10%.
Кабель должен иметь экран (фольгу), покрывающий не менее 85% внешней
поверхности. На концах кабеля экран должен быть окольцован и соединен с
контактом разъема.
Кабели, удовлетворяющие этим требованиям, маркируются надписью IЕЕЕ Std
1284-1994 Compliant». Они могут иметь длину до 10 метров.
Режимы передачи данных
Стандарт IEEE 1284 определяет пять режимов обмена, один из которых
полностью соответствует традиционному стандартному программно-управляемому
выводу по протоколу Centronics. Остальные режимы используются для
расширения функциональных возможностей и повышения производительности
интерфейса. Стандарт определяет способ согласования режима, по которому
программное обеспечение может определить режим, доступный и хосту (в нашем
случае это PC), и периферийному устройству.
Режимы нестандартных портов, реализующих протокол обмена Centronics
аппаратно («Fast Centronics, «Parallel Port FIFO Mode»), могут и не
являться режимами IEE1284, несмотря на наличие в них черт ЕРР и ЕСР.
При описании режимов обмена фигурируют следующие понятия:
Хост — компьютер, обладающий параллельным портом.
ПУ — периферийное устройство, подключаемое к этому порту (им может
оказаться и другой компьютер). обозначениях сигналов Ptr обозначает
передающее периферийное устройство.
Прямой канал — канал вывода данных от хоста в ПУ.
Обратный канал канал ввода данных в хост из ПУ.
Полубайтный режим ввода — Nibble Mode
Режим полубайтного обмена является наиболее общим решением задачи
двунаправленного обмена данными, поскольку может работать на всех
стандартных (традиционных) портах. Все эти порты имеют 5 линий ввода
состояния, используя которые периферийное устройство может посылать в PC
байт тетрадами (nibble — полубайт, 4 бита) за два приема. Назначение
сигналов порта приведено в табл 4.
Таблица 4.
Сигналы LPT-порта в полубайтном режиме ввода
|Конт|Сигнал |I/|Использование сигнала при приеме данных в Nibble Mode|
|акт |SPP |O | |
|14 |AUTOFEE|0 |HostBusy — сигнал квитирования. Низкий уровень |
| |D# | |означает готовность к приему тетрады, высокий |
| | | |подтверждает прием тетрады |
|17 |SELECTI|0 |Высокий уровень указывает на обмен в режиме IEEE 1284|
| |N» | |(в режиме SPP уровень низкий) |
|10 |АСК# |' |PtrClk. Низкий уровень означает действительность |
| | | |тетрады, переход в высокий — ответ на сигнал HostBusy|
|11 |BUSY |I |Прием бита данных 3, затем бита 7 |
|12 |РЕ |I |Прием бита данных 2, затем бита 6 |
|13 |SELECT |I |Прием бита данных 1, затем бита 5 |
|15 |ERRORS |I |Прием бита данных 0, затем бита 4 |
Прием байта данных в полубайтном режиме состоит из следующих фаз:
1. Хост сигнализирует о готовности приема данных установкой низкого уровня
на линии HostBusy.
2. ПУ в ответ помещает тетраду на входные линии состояния.
3. ПУ сигнализирует о действительности тетрады установкой низкого уровня на
линии PtrClk.
4. Хост устанавливает высокий уровень на линии HostBusy, указывая на
занятость приемом и обработкой тетрады.
5. ПУ отвечает установкой высокого уровня на линии PtrCLk.
6. Шаги 1-5 повторяются для второй тетрады.
Полубайтный режим работает на всех портах со скоростью обмена не выше 50
Кбайт/с . Его применяют в тех случаях, когда прием данных от устройства
производится в небольших объемах (например, для связи с принтерами).
Двунаправленный байтный режим Byte Mode
Данный режим обеспечивает прием данных с использованием
двунаправленного порта, у которого выходной буфер данных может отключаться
установкой бита CR.5=1. Как и в стандартном и в полубайтном режиме, данный
режим является программно-управляемым — все сигналы квитирования
анализируются и устанавливаются программным драйвером. Назначение сигналов
порта приведено в табл. 5.
Таблица 5.
Сигналы LPT-порта в байтном режиме ввода/вывода
|Конт|Сигнал |Имя в Byte |I/O|Описание |
|акт |SPP |Mode | | |
|1 |STROBES|HostClk |0 |Импульс (низкого уровня) подтверждает |
| | | | |прием байта в кон
| |  скачать работу |
Параллельный интерфейс: LPT-порт |
