Параллельный порт компьютера. Шина lpt


Глава 1. Параллельный интерфейс — LPT-порт. «Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия»

 

1.1. Традиционный LPT-порт

Традиционный, он же стандартный, LPT-порт называется стандартным параллельным портом (Standard Parallel Port, SPP), или SPP-портом, и является однонаправленным портом, через который программно реализуется протокол обмена Centronics (см. п. 8.3.1). Название и назначение сигналов разъема порта (табл. 1.1) соответствуют интерфейсу Centronics.

Таблица 1.1. Разъем стандартного LPT-порта

Контакт DB-25S № провода в кабеле Назначение I/O¹ Бит² Сигнал
1 1 O/I CR.0\ Strobe#
2 3 O(I) DR.0 Data 0
3 5 O(I) DR.1 Data 1
4 7 O(I) DR.2 Data 2
5 9 O(I) DR.3 Data 3
6 11 O(I) DR.4 Data 4
7 13 O(I) DR.5 Data 5
8 15 O(I) DR.6 Data 6
9 17 O(I) DR.7 Data 7
10 19 SR.6 Ack#
11 21 I SR.7\ Busy
12 23 I SR.5 PaperEnd (PE)
13 25 I SR.4 Select
14 2 O/I CR.1\ Auto LF# (AutoFeed#)
15 4 I SR.3 Error#
16 6 O/I CR.2 Init#
17 8 O/I CR.3\ Select In#
18-25 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 - - -

¹ I/O задает направление передачи (вход-выход) сигнала порта. O/I обозначает выходные линии, состояние которых считывается при чтении из портов вывода; O(I) — выходные линии, состояние которых может быть считано только при особых условиях (см. ниже).

² Символом «\» отмечены инвертированные сигналы (1 в регистре соответствует низкому уровню линии).

³ Вход Ack# соединен резистором (10 кОм) с питанием +5 В.

Адаптер SPP-порта содержит три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода-вывода, начиная с базового адреса порта BASE (3BCh, 378h или 278h).

Data Register (DR) — регистр данных, адрес=BASE. Данные, записанные в этот регистр, выводятся на выходные линии Data[7:0]. 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.

Status Register (SR) — регистр состояния (только чтение), адрес=BASE+1. Регистр отображает 5-битный порт ввода сигналов состояния принтера (биты SR.4-SR.7) и флаг прерывания. Бит SR.7 инвертируется — низкому уровню сигнала соответствует единичное значению бита в регистре, и наоборот.

Ниже описано назначение бит регистра состояния (в скобках даны номера контактов разъема порта).

♦ SR.7 — Busy — инверсное отображение состояния линии Busy (11): при низком уровне на линии устанавливается единичное значения бита — разрешение на вывод очередного байта.

♦ SR.6 — Ack (Acknowledge) — отображение состояния линии Ack# (10).

♦ SR.5 — РЕ (Paper End) — отображение состояния линии Paper End (12). Единичное значение соответствует высокому уровню линии — сигналу о конце бумаги в принтере.

♦ SR.4 — Select — отображение состояния линии Select (13). Единичное значение соответствует высокому уровню линии — сигналу о включении принтера.

♦ SR.3 — Error — отображение состояния линии Error# (15). Нулевое значение соответствует низкому уровню линии — сигналу о любой ошибке принтера.

♦ SR.2 — PIRQ — флаг прерывания по сигналу Ack# (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[1:0] — зарезервированы.

Control Register (CR) — регистр управления, адрес=ВАSЕ+2, допускает запись и чтение. Регистр связан с 4-битным портом вывода управляющих сигналов (биты 0–3) для которых возможно и чтение; выходной буфер обычно имеет тип «открытый коллектор». Это позволяет корректно использовать линии данного регистра как входные при программировании их в высокий уровень. Биты 0, 1, 3 инвертируются.

Ниже описано назначение бит регистра управления.

♦ CR[7:6] — зарезервированы.

♦ CR.5 — Direction — бит управления направлением передачи (только для портов PS/2, см. ниже). Запись единицы переводит порт данных в режим ввода. При чтении состояние бита не определено.

♦ CR.4 — AckINTEN (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 In# (17) — сигналу, разрешающему работу принтера по интерфейсу Centronics.

♦ CR.2 — Init — нулевое значение бита соответствует низкому уровню на выходе Init# (16) — сигнал 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 приему байта возврата каретки (CR). Иногда сигнал и бит называют AutoFD или AutoFDXT.

♦ CR.0 — Strobe — единичное значение бита соответствует низкому уровню на выходе Strobe# (1) — сигналу стробирования выходных данных.

Запрос аппаратного прерывания (обычно IRQ7 или IRQ5) вырабатывается по отрицательному перепаду сигнала на выводе 10 разъема интерфейса (Ack#) при установке CR.4=1. 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.

Перечислим шаги процедуры вывода байта по интерфейсу Centronics с указанием требуемого количества шинных операций процессора.

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

2. 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#).

3. По получению готовности выводом в регистр управления устанавливается строб данных, а следующим выводом строб снимается. Обычно, чтобы переключить только один бит (строб), регистр управления предварительно считывается, что к двум циклам IOWR# добавляет еще один цикл IORD#.

Видно, что для вывода одного байта требуется 4–5 операций ввода-вывода с регистрами порта (в лучшем случае, когда готовность обнаружена по первому чтению регистра состояния). Отсюда вытекает главный недостаток вывода через стандартный порт — невысокая скорость обмена при значительной загрузке процессора. Порт удается разогнать до скоростей 100–150 Кбайт/с при полной загрузке процессора, что недостаточно для печати на лазерном принтере. Другой недостаток функциональный — сложность использования в качестве порта ввода.

Стандартный порт 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, называемом также Hewlett Packard Bi-tronics, одновременно принимаются 4 бита данных, пятая линия используется для квитирования. Таким образом, каждый байт передается за два цикла, а каждый цикл требует по крайней мере 5 операций ввода-вывода.

Схемотехника выходных буферов данных LPT-портов отличается большим разнообразием. На многих старых моделях адаптеров SPP-порт данных можно использовать и для организации ввода. Если в порт данных 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. 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 даже 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». Поэтому нельзя полагать, что такой способ ввода будет работать на всех компьютерах. На некоторых старых адаптерах портов выходной буфер отключается перемычкой на плате. Тогда порт превращается в обыкновенный порт ввода.

litresp.ru

Параллельный порт, он же LPT

Одним из самых старых портов компьютера является LPT-порт или параллельный порт. И хотя LPT-порт сейчас можно увидеть далеко не на всякой материнской плате, тем не менее, читателям, возможно, интересно было бы узнать, что он из себя представляет.

Параллельный порт - фото

Содержание статьи

История

Прежде всего, разберемся с названием порта. Возможно, далеко не все знают, что обозначает аббревиатура LPT. На самом деле, LPT – это сокращение от словосочетания Line Print Terminal (построчный принтерный терминал). Таким образом, становится понятным, что LPT-порт предназначался, прежде всего, для подключения принтеров. Именно поэтому порт LPT имеет и еще одно название – порт принтера. Хотя  теоретически могут подключаться к LPT и другие устройства.

LPT-порт имеет давнюю историю. Он был разработан фирмой Centronics (поэтому данный порт часто называют также портом Centronics), производившей матричные принтеры еще до начала эпохи персоналок, в начале 1970-х. А в начале 1980-х LPT-порт стал использоваться фирмой IBM в своих компьютерах и на какое-то время стал стандартным портом для подключения высокоскоростных (на то время) устройств.

LPT порт(разъем мама)

Внешний вид параллельного порта на задней панели компьютера

Интерфейс LPT существовал в нескольких редакциях. В оригинальной версии LPT-порт  был однонаправленным, то есть мог передавать данные лишь в одном направлении – к периферийному устройству. Разумеется, такая ситуация не устраивала пользователей, поскольку существовали принтеры, которые требовали передачи данных в обоих направлениях. Поэтому впоследствии интерфейс LPT несколько раз был усовершенствован, пока не был разработан его международный стандарт IEEE 1284. В соответствии с этим стандартом интерфейс параллельного порта поддерживал несколько режимов работы и был также совместим со старыми стандартами. Кроме того, интерфейс в своей конечной редакции поддерживал относительно высокие скорости передачи данных – до 5 Мб/с.

Принцип работы параллельного порта

Порт LPT называется параллельным потому, что в подключаемом к нему кабеле данные передаются  параллельно, то есть, одновременно по нескольким проводникам. Этим свойством параллельный порт отличается от другого порта компьютера –последовательного порта COM.

Проводников, передающих сами данные, в кабеле Centronics насчитывается 8. Кроме того, в кабеле присутствует несколько линий, по которым передаются управляющие сигналы.

Хотя параллельный порт большей частью используется для подключения принтеров, тем не менее, существовали и другие его применения. Во-первых, при помощи порта LPT можно напрямую соединить два компьютера – посредством специального кабеля Interlink. До широкого распространения сетевых карт Ethernet подобное соединение, хоть и не обеспечивавшее пользователю большую скорость передачи данных, зачастую было, тем не менее, единственным способом связать два компьютера. Существуют также электронные ключи, предназначенные для подключения к порту LPT.

Кабель Interlink

Кабель для передачи данных между компьютерами — Interlink

Как и в случае многих других устройств на материнской плате, режимы работы параллельного порта часто можно настроить через BIOS Setup. Как правило, для этого используются такие опции BIOS, как Parallel Port, Parallel Port IRQ, Parallel Port DMA и т.п.

Разъем параллельного порта на материнской плате и кабель Centronics

Разъем порта LPT обычно располагается непосредственно материнской плате, хотя до середины 1990-x гг. он обычно присутствовал на вставляемой в слот расширения так называемой мультикарте, на которой были также расположены другие порты компьютера. Выход порта представляет собой 25-контактный разъем типа «розетка», который называется разъемом DB25.

мультикарта с LPT-портом

ISA мультикарта с LPT(DB25 — «мама») и игровым портом на борту.

Для подключения к принтеру используется специальный кабель ­­– кабель Centronics. Один  конец (вилка) кабеля Centronics подключается к порту, другой (также вилка) – к специальному разъему принтера. Последний разъем имеет 36 контактов. Следовательно, особенностью кабеля Centronics является то, что он имеет разные разъемы с обеих сторон.

Кабель Centronics

Внешний вид кабеля Centronics.

Хотя часто разъем кабеля для материнской платы называется разъемом Centronics, тем не менее, строго говоря, разъемом Centronics называется лишь 36-контактный разъем для подключения к принтеру, а не к материнской плате. Разъем кабеля для подключения к порту называется разъемом Amphenolstacker, от названия разработавшей его американской фирмы Amphenol, производящей разъемы.

Особенности работы параллельного порта

Благодаря тому, что LPT-порт поддерживает параллельную передачу данных, в первых ПК этот порт считался одним из самых скоростных портов компьютера. Передача данных по нескольким линиям во многом сближает интерфейс LPT по архитектуре с компьютерными шинами. Тем не менее, это обстоятельство накладывает и ограничение на длину кабеля, которая из-за возникающих в кабеле помех не может превышать 5 м.

Максимальное напряжение, использующееся в сигнальных линиях порта, составляет +5 В. Для простой передачи данных требуется всего лишь десять сигнальных линий – это 8 линий собственно данных, линия строб-сигнала, то есть, сигнала о готовности порта к передаче данных, и линия занятости. Остальные линии используются для совместимости со стандартом Centronics.

Увиличеснное изображение LPT-порта

LPT-порт типа «мама» с нумерацией контактов.

Назначение выводов разъема параллельного порта DB25:

  • 1 – Data strobe (Строб-сигнал)
  • 2-9 – Данные, биты 0-7
  • 10 – Acknowledge (Подтверждение от принтера)
  • 11 – Busy (Занят)
  • 12 – Paper Out (Кончилась бумага)
  • 13 – Select (Принтер активен)
  • 14 – Auto Feed (Автоматическая подача)
  • 15 – Error (Ошибка)
  • 16 – Init (Инициализация принтера)
  • 17 – Select Input (Выбор устройства)
  • 18-25 – Земля

Заключение

LPT-порт представляет собой интерфейс персонального компьютера, который в настоящее время считается устаревшим и не имеет значительной поддержки со стороны производителей компьютерного оборудования и программного обеспечения. Однако параллельный порт до сих успешно используется во многих устаревших моделях компьютеров и принтеров.

Порекомендуйте Друзьям статью:

biosgid.ru

Центральный Дом Знаний - Внешние интерфейсы (порты LPT, СОМ, шины, SCSI, USB)

Содержание

Введение……………….………………………………………………………...2

1. Внешние интерфейсы ПК (порты LPT, COM, шины SCSI, USB)……..3

1.1. Общая характеристика……………...………………………...…...3

1.2. Шины SCSI………………………………...……………………..…..6

1.3. Шины USB………………………………………………...……...…..8

1.4.Порты COM……………………………………...……………….....10

1.5.Порты LPT…………………………………………………..……….11

2. Практическая часть работы…………………………………..…………..12

2.1. Общая характеристика задачи…………………………….……12

2.2. Описание алгоритма решения задачи…………………………14

Список литературы……………………………………………………….......24

                                               Введение

Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс (interface) как границу раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств. Таким образом под интерфейсом понимают совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов вычислительной системы. Интерфейс обеспечивает  взаимосвязь между составными функциональными блоками или устройствами системы.

То есть интерфейсы, позволяют подключать к персональным (и не только) компьютерам разнообразные периферийные устройства и их контроллеры. По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В ПК традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами. В последовательном же интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной линии. СОМ порты ПК обеспечивают последовательный интерфейс. При рассмотрении интерфейсов важным параметром является пропускная способность.

В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры, принтеры, цифровые камеры и прочее. 

Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных.

1. Внешние интерфейсы ПК (порты LPT, COM, шины SCSI, USB)

Общая характеристика

Для начала рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы – персонального компьютера.

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно не дорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя.

Упрощенная блок схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, изображена на рисунке 1.1. [7, c.33]

Рисунок 1.1 – Структурная схема ПК

Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры. То есть регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями. А так же компьютер легко расширяется и модернизируется за счет наличия внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.[7, c.32]

Для того чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс (англ. interface от inter – между, и face - лицо).

Интерфейс – это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определенного типа – адресной, управляющей или шиной данных.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не на прямую, а через свои контроллеры 

(адаптеры) и порты. Пример приведен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема подключения периферийных устройств к шине

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы).

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удаленные устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые” устройства – принтер и сканер. Через игровой порт подсое5диняются джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъемы.

Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MothtrBoard). А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DaughterBoard – дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъемов расширения, называемых также слотами расширения (англ. slot – щель, паз).[7,c.34]

1.2. Шины SCSI

В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры, принтеры, цифровые камеры и прочее. 

Шина – это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий, вытравленных на печатной плате, провода, припаянные к выводам разъемов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Компоненты компьютерной системы физически расположены на одной или нескольких печатных платах, причем их число и функции зависят от конфигурации системы, её изготовителя, а часто и от поколения микропроцессора. Основными характеристиками шин являются разрядность передаваемых данных и скорость передачи данных. [6, c.85]

Наибольший интерес вызывают два типа шин – системный и локальный.

Системная шина предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами (ПК) и центральным процессором, а также оперативной памятью.

Локальной шиной, как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, то есть шина процессора.

Существует несколько стандартов организации системной шины для ПК.

Шина SCSI была стандартизована Американским институтом стандартов в 1986 году. Шина SCSI – это шина ввода-вывода. Интерфейсные средства типа шины SCSI  особенно эффективны для машин, которые требуют подключения нескольких дисковых накопителей или других ПУ. Интерфейс SCSI повышает гибкость и вычислительную мощность системы, поскольку он позволяет подключить к одной шине несколько различных ПУ, которые могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов - памяти прямого и последовательного доступа, CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Скорость передачи данных по шине SCSI, в настоящее время достигает 40Мбайт/с. [4, c.67]

По физической реализации интерфейс является 8-битной параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц. Шина допускает подключение до 8 устройств, с появлением новой спецификации - SCSI-2 (1991г.), появляются расширяющие возможности шины как в количественных, так и в качественных показателях. Тактовая частота шины Fast SCSI-2 достигает 10 МГц, а Ultra SCSI-2 - 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит - эта версия называется Wide SCSI-2 (широкий), а 8-битную версию назвали Narrow (узкий). 16-битная шина позволяет увеличивать число устройств до 16. Стандарт SCSI-2 определяет и 32-битную версию интерфейса, но такие устройства пока не распространены из-за неоправданно высокой стоимости интерфейса. Стандарт же шины SCSI-3 предполагает различные варианты протокольного и физического уровня интерфейса, включающие как параллельные, так и последовательные шины. [3, c.78]

Шина SCSI распространена в больших серверных системах, в системах по обработке графических данных и т.п. Шина SCSI распространения не получила из-за своей дороговизны.

Шины USB

Шина USB (Universal Serial Bus) - это универсальная последовательная шина. Она является промышленным стандартом расширения архитектуры ПК, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Первая версия была опубликована в январе 1996 года. Архитектура USB – это легко реализуемое расширение периферии ПК; дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Mбит/с; полная поддержка в реальном времени передачи аудио и (сжатых) видеоданных; гибкость протокола смешанной передачи изохронных данных и асинхронных сообщений; интеграция с выпускаемыми устройствами; доступность в PC всех конфигураций и размеров; обеспечение стандартного интерфейса, способного быстро завоевать рынок; создание новых классов устройств, расширяющих ПК. [6, c.88]

С середины 1996 года выпускаются ПК со встроенным контроллером USB. Уже появились модемы, клавиатуры, сканеры, динамики и другие устройства ввода/вывода с поддержкой USB, а также мониторов с USB-адаптерами - они играют роль концентраторов для подключения других устройств. USB обеспечивает одновременный обмен данными между компьютером и множеством ПУ. Распределение пропускной способности шины между ПУ планируется хостом и реализуется им с помощью посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.

Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных.

Устройства USB могут являться хабами, функциями или их комбинацией. Хаб (Hub) является кабельным концентратором. Он обеспечивает дополнительные точки подключения устройств к шине. Функции (Function) USB предоставляют системе дополнительные возможности, например подключение к ISDN (телефонный адаптер), цифровой джойстик, акустические колонки с цифровым интерфейсом и т. п. Функции представляют собой устройства, способные передавать или принимать данные или управляющую информацию по шине. Типично функции представляют собой отдельные ПУ с кабелем, подключаемым к порту хаба. Работой всей системы USB управляет хост-контроллер (Host Controller), являющийся программно-аппаратной подсистемой хост-компьютера. [4, c.134]

Стандарт USB определяет электрические и механические спецификации шины. Информационные сигналы и питающее напряжение 5В. передаются по четырехпроходному кабелю. 

Шина имеет два режима передачи. Полная скорость передачи сигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1,5 Мбит/с. Для полной скорости используется экранированная витая пара с импедансом 90 Ом и длиной сегмента до 5 м, для низкой – не витая неэкранированная, кабель до 3 м. Низкоскоростные кабели и устройства дешевле высокоскоростных. Одна и та же система может одновременно использовать оба режима; переключение для устройств осуществляется прозрачно.

Низкая скорость предназначена для работы с небольшим количеством ПУ. Скорость, используемая устройством, подключенным к конкретному порту, определяется хабом по уровням сигналов. 

Так же управление энергопотреблением является весьма развитой функцией USB. Для устройств, питающихся от шины, мощность ограничена. Любое устройство при подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА. [6, c.96]

Порт COM

Последовательный интерфейс СОМ-порт (Communication Port - коммуникационный порт) появился в первых моделях IBM PC. Он был реализован на микросхеме асинхронного приемопередатчика Intel 8250. Совместимость на уровне регистров СОМ-порта считается необходимой. СОМ-порты чаще всего применяют для подключения манипуляторов (мышь, трекбол). В этом случае порт используется в режиме последовательного ввода; питание производится от интерфейса.

СОМ-порт используется для подключения электронных ключей предназначенных для защиты от нелицензированного использования ПО, для подключения внешних модемов, для связи двух компьютеров, удаленных друг от друга на небольшое расстояние, подключение принтеров и плоттеров и т.п. (требует применения кабеля). СОМ-порт при наличии соответствующей программной поддержки позволяет превратить ПК в терминал. [5, c.89]

СОМ-порт так же используют для беспроводных коммуникаций с применением излучателей и приемников инфракрасного диапазона. Этот интерфейс позволяет осуществлять связь между парой устройств, удаленных на расстояние, достигающее нескольких метров. 

Инфракрасные излучатели не создают помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивают конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим легко контролируемым пространством. Инфракрасная технология привлекательна для связи портативных компьютеров со стационарными компьютерами или док-станциями. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров. 

Порт LPT

Порт параллельного интерфейса был введен в ПК для подключения принтера —LPT-порт (Line PrinTer — построчный принтер). 

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 386h, 378h и 278h. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов.

Наиболее распространенным применением LPT-порта является, естественно, подключение принтера. Практически все принтеры могут работать с портом в режиме SPP, но применение расширенных режимов дает дополнительные преимущества:

Двунаправленный режим (Bi-Di) дает дополнительные возможности для сообщения состояния и параметров принтера. Скоростные режимы (Fast Centronics) существенно повышают производительность практически любого принтера (особенно лазерного), но могут потребовать более качественного кабеля. [4,c.75]

Режим ЕСР потенциально самый эффективный, и он имеет системную поддержку во всех вариантах Windows. Из распространенных семейств ЕСР поддерживают принтеры HP DeskJet моделей BXX, LaserJet начиная с 4-го, современные модели фирмы Lexmark требуют применения кабеля по частотным свойствам соответствующего IEEE 1284.

Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим (Bi-Di), поскольку в основном здесь используется ввод. Но лучше использовать порт ECP, 

если этот режим поддерживается сканером.[5, c.165](.....)

cendomzn.ucoz.ru

Порты СОМ и LPT

Опубликовано января 9, 2012 в Шины и порты ввода-вывода

Порты СОМ и LPT

Порты СОМ и LPTКроме периферийных устройств среднего быстродействия, к разъемам системной платы подключаются унаследованные устройства низкого быстродействия — принтеры, модемы и т.д. Для подсоединения принтера, в частности, может потребоваться разъем порта LPT, а некоторые модемы подключаются через СОМ-порт. Сейчас многие устройства современной периферии располагают USB-портом.

Порт COM (Communication) базируется на модифицированном стандарте обмена номер 232 версии С — RS-232C (Reference Standard number 232 revision С).

Этот стандарт аналогичен протоколу интерфейса асинхронной последовательной связи Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии CCITT- V.24.

Основное назначение интерфейса RS-232C — организация связи между двумя компьютерами, подключение аналоговой модемной линии, мыши, а также некоторой другой медленной периферии.

Для портов СОМ используются стандартные D-образные 25- или 9-контактные разъемы, соответственно DB-25 и DB-9. С параллельным портом LPT (Line Prin Ter) обстоит не все так просто, поскольку существует несколько протоколов параллельных портов, базирующихся на стандарте Centronics.

Интерфейс Centronics традиционно использовался для вывода на принтер.

25-контактный D-разъем Centronics можно легко перепутать с разъемом RS-232C. Со стороны компьютера разъем Centronics содержит гнездовые выводы, a RS-232С — штыревые, в чем их внешнее отличие. На другой стороне трехметрового кабеля через 36-контактный разъем можно подсоединить принтер.

Centronics имеет малую скорость передачи данных — от 50 до 150 Кбайт/с в зависимости от модификации, поэтому в современных компьютерах этот интерфейс не применяется.

Для современных периферийных устройств были разработаны параллельные интерфейсы ЕРР и ЕСР. Параллельный периферийный интерфейс — усовершенствованный параллельный порт (Enhanced Parallel Port — ЕРР) был выпущен компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems в 1991 году.

ЕРР был разработан специально для таких устройств, как сетевые адаптеры, устройства внешней памяти и накопители на магнитной ленте. ЕРР соответствует требованиям стандарта IEEE-1284 для параллельных портов и передает данные со скоростью до 2 Мбайт/с.

Другой тип периферийного параллельного интерфейса — порт с расширенными возможностями (Enhanced Capabilities Port — ЕСР), разработанный компаниями Microsoft и Hewlett-Packard в 1992 году. Подобно ЕРР, этот порт обладает повышенной пропускной способностью и требует для работы специального аппаратного обеспечения.

Порт ЕСР соответствует требованиям стандарта IEEE-1284. Порт ЕСР обеспечивает недорогое подключение принтеров. Некоторые модификации ЕСР могут обеспечивать более высокую пропускную способность, чем ЕРР, — до 4 Мбайт/с.

Для максимального сближения протоколов ЕРР и ЕСР в 1994 году Американский институт по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers — IEEE) разработал и утвердил стандарт 1284. Стандартом предусмотрено использование интерфейсов четырех типов.

Протокол IEEE-1284 предусматривает более высокую пропускную способность соединения между компьютером и принтером или двумя компьютерами, что реализуется применением витой пары. Характеристики параллельных интерфейсов рассмотрены в таблице ниже.

Параметры стандартных интерфейсов IEEE-1284

Параметры стандартных интерфейсов IEEE-1284

Стандартом IEEE-1284 определено использование разъемов следующих типов.

1.    Штыревой разъем типа А — DB-25.

2.    Разъем типа В — Centronics-36.

3.    Разъем типа С — разъем высокой плотности. Разъемы типа С устанавливаются на принтерах Hewlett-Packard.

Разъемы изображены на рисунке ниже.

Разъемы IEEE-1284

Разъемы IEEE-1284

Стандарт IEEE-1284 регламентирует использование пяти режимов работы параллельного интерфейса.

Режимы параллельного интерфейса, регламентируемые IEEE-1284

Режимы параллельного интерфейса, регламентируемые IEEE-1284

dammlab.com

управления нагрузками при помощи LPT-порта - 20 Февраля 2013 - Блог

 Толчком к разработке всего проекта послужила статья «Программное управление отключением компьютерных АС» в журнале Радиолюбитель № 9 за 2007 год.

 У описанной там программы и схемы имеются, на мой взгляд, некоторые недостатки:

  -управление только одной нагрузкой, хотя резервы линий порта имеются;

  -чрезвычайно лаконичный интерфейс, на грани неудобного;

  -необходимость использования специальных библиотек для доступа к портам компьютера напрямую;

  -ложные срабатывания схемы при загрузке операционной системы (о чем сам автор упоминал).

 

  Сначала я задумался о причинах ложных срабатываний аппаратуры. Наиболее вероятно, что при самотестировании в начале (средствами BIOS), а затем при загрузке драйвера параллельного порта в самой Windows, происходит вывод каких-то данных. При помощи осциллографа я зафиксировал процессы, возникающие на выводах шины данных LPT-порта при включении и отключении компьютера. Как и предполагалось, вначале, при процедуре тестирования BIOS, происходит вывод нескольких байтов, а затем через несколько секунд (уже когда бежит «червячок-индикатор» загрузки Windows XP — все сказанное здесь и далее относится к этой ОС), снова выводится пачка байтов. Естественно, что если схема использует сигнал с какого-либо бита шины данных порта для управления нагрузкой, она реагирует на выводимые байты.

 

 Известно, что для проверки работоспособности схем ввода-вывода часто используется вывод байтов 0×55 и 0xAA (в двоичном коде это 01010101 и 10101010), и я предположил, что именно такие байты и выводит BIOS и Widnwos при тестировании LPT. Если бы мое предположение оказалось верным, можно было бы модифицировать схему и программу так, чтобы управление светодиодом оптронной развязки велось не относительно общего провода сигналом с одной линии шины данных, а с пары линий: когда уровни на выбранной паре линий одинаковы — светодиод будет светиться только при одной-единственной комбинации уровней из четырех возможных. Если это и не решит проблему ложных срабатываний, то существенно уменьшит ее вероятность. Именно с такой идеей я обратился к автору разработки по почте, однако, он ответил, что, хотя идея по его мнению заслуживает рассмотрения, он в настоящее время не может заняться ее проверкой. Ну, а я смог.

 

 Логического анализатора у меня нет, потому я ограничился проверкой только пары линий D0 и D2. Оказалось, что при тестировании BIOS уровни на этих линиях действительно всегда одинаковы, а вот во время старта Windows бывают моменты, когда они разные, хотя, как и предполагалось, таких моментов очень немного: все «нежелательные» импульсы происходили в течение не более чем 20–50 микросекунд. То есть, я оказался прав наполовину.

Однако, «ложный» импульс в пару десятков микросекунд — это вовсе не проблема, он легко фильтруется простейшей RC-цепочкой с постоянной времени, скажем, 10–20 миллисекунд (на 3 порядка больше длительности фильтруемого импульса), что абсолютно не скажется на эксплуатационных удобствах (задержка коммутации нагрузки в 20 миллисекунд абсолютно незаметна человеку).

 

 В общем, путь решения проблемы был намечен. Так как автор не смог (или не пожелал) модифицировать под него свою программу, я решил написать собственный вариант, заодно устранив по возможности все недостатки предыдущего. И вот что получилось.

 

Управления нагрузками при помощи LPT-порта схема

 

 

 Новый вариант схемы показан на рисунке 1. По сравнению с прототипом она не сильно изменилась (в расчете на 1 канал, естественно). К выбору типов элементов схемы особых требований не предъявляется, допустима замена элементов на любые, сходные по параметрам. VT2 может потребовать установки на небольшой теплоотвод. VD1 — КД209, 1N4001 или иной на ток не менее 0,8А и обратное напряжение не ниже 25В.

 Оптрон VU1 может быть практически любым транзисторным: АОТ127, АОТ128, AOT110, 4N35 и др. Реле должно быть рассчитано на срабатывание при выбранном напряжении питания. 

 Резистор R7  на сопротивление  от 150 до 240 Ом. Чем меньше напряжение питания, тем меньше сопротивление.

 

 Это не единственный возможный вариант схемы, можно модифицировать ее, оставив, например, только один канал управления и превратив ее в аналог схемы из первоисточника. Можно изменить конструкцию ключевого каскада, применить оптореле, «переставить» линии управления порта… Но при разработке других вариантов схемы необходимо соблюдать 3 важных условия: обязательно обеспечивать гальваническую развязку — раз, ограничивать ток через линии LPT порта на уровне не более 10 мА — два, и обеспечивать соединение контактов 11 и 12 разъема порта с общим проводом порта — три.

 

 Несоблюдение первых двух условий может привести к порче компьютера, а третьего — к зависанию программы.

 

 Конструктивно устройство можно выполнить в виде сетевого удлиннителя на 5 розеток (1 обычная розетка для питания компьютера и 4 для управляемых нагрузок). Печатная плата устройства не разрабатывалась.

 

 Управляющая программа в виде исполняемого файла доступна для скачивания снизу статьи . Программа тестировалась в Windows XP Pro SP2. Она обладает следующими возможностями и особенностями:

 

  -Не требует инсталляции, ничего не пишет в системный реестр

  -После запуска работает в системном трее Windows

  -При помощи всплывающих подсказок информирует о состоянии нагрузок

  -Управление режимами ведется при помощи всплывающего меню по щелчку правой кнопкой на иконке в системном трее

  -Позволяет управлять четырмя раздельными нагрузками

  -Каждый из 4-х каналов нагрузки может иметь заданное пользователем название для удобства работы

  -При запуске программы заранее указанные нагрузки могут включаться автоматически

  -При завершении программы все нагрузки могут быть или автоматически отключены, или оставлены в текущем состоянии

  -Имеет простой интерфейс в стандартном стиле Windows

  -Не использует для работы с портом дополнительных библиотек

 

 Всплывающее меню программы имеет (по умолчанию) вид, показанный на рисунке 2

 

включение, выелючение через компьютер

Пункт «Показать» откроет в центре экрана рабочее окно программы. 

То же самое произойдет по двойному щелчку на иконке в системном трее.

Назначение пунктов «О программе» и «Выход» очевидно, а 4 недоступные (при первом запуске) 

пункта предназначены для управления соответствующими нагрузками.

 

 

 

Рис.2

 

 

Ниже на рисунке 3 показано основное окно программы.

 

управление через компьютер

Галочкой в столбце «Канал» можно разрешить управление соответствующим каналом.

Для разрешенных каналов становятся доступны соответствующие поля настройки их параметров (запрещенные каналы всегда выключены).

Каждый канал управления может иметь свое наименование, по умолчанию это просто «Канал» с номером — на рисунке как раз показано, что 3 канала поименованы, а последний — еще нет. Если необходимо, чтобы при запуске программы канал включался автоматически, нужно установить галочку в столбце «Состояние при старте». Галочка в столбце «Состояние сейчас» управляет текущим состоянием канала, т. е. при ее установке нагрузка немедленно включится, при снятии — выключится. Наконец, есть еще одна галочка, общая для всех каналов — «Перед выходом все отключить». Ее назначение, надеюсь, понятно без комментариев.

 

 

 

После того, как все параметры заданы, основное окно можно свернуть, оно при этом не появится в панели задач, а останется, как и ранее, в системном трее. Зато теперь уже меню преобразится (см. рисунок 4)! Теперь каналы получили заданные названия. Включенные нагрузки в меню отмечаются галочками.

 

управление нагрузкой компьютером

Лично мне такой интерфейс представляется более привычным и удобным, нежели тот, что в программе-прототипе.

В программе предусмотрена возможность «тонкой» настройки, однако она немного завуалирована.

Дело в том, что эта возможность предназначена для тех, кто решит изменить схему адаптера, 

а это может потребоваться по двум причинам:

Неудобная разводка платы адаптера по имеющейся схеме

Процедура самотестирования BIOS работает не так, как на моей материнской плате, из-за чего пары линий шины данных LPT не обеспечивают реализации вышеописанных функций

В обоих случаях наверняка потребуется изменить назначение линий порта LPT, и, чтобы программа могла адекватно на такие модификации реагировать, необходимо «проинформировать» ее об этом.

 Делается это путем ручной правки файла lptsw.ini, который появляется в папке программы после первого ее запуска. Этот файл необходимо открыть в редакторе, хоть в том же «Блокноте», и добавить в него следующие строки:

 

[Extra]

1_a = 0

1_c = 4

2_a = 1

2_c = 5

3_a = 2

3_c = 6

4_a = 3

4_c = 7

 

Будьте внимательны: в этих строках перечислены пары линий для каждого канала — номер канала определяется первой цифрой в строке. После символа «подчеркивание» следует назначение линии — для анода светодиода или для катода («_а» и «_с» соответственно). После знака равенства указан номер линии шины данных LPT-порта, который назначен для соответствующей задачи. В приведенном примере указаны те значения, которые используются программой по умолчанию. Если нужно, например, настроить программу на схему, в которой к нечетным линиям подключены аноды светодиодов а к четным — катоды, надо ввести такие строки:

 

1_a = 0

1_c = 1

2_a = 2

2_c = 3

3_a = 4

3_c = 5

4_a = 6

4_c = 7

 

 Программа не контролирует корректность заданных значений, если справа или слева от знака равенства будут некорректные значения, поведение программы при управлении нагрузками непредсказуемо (зависаний или ошибок, возможно и не будет, но что и как будет включено — неизвестно). Именно поэтому данная возможность по умолчанию скрыта.

 

 Следует признать, что способ «параллельного» управления несколькими нагрузками очень неудобен: для 4-х нагрузок нужно «дотянуть» до удлинителя аж 8 проводов от разъема порта. Единственное существенное достоинство схемы — простота, особенно при использовании мощных оптореле, например 5П19Т или 5П20Б: в этом случае схема канала управления вырождается в токоограничительный резистор и оптореле. Для управления большим количеством каналов усложнение параллельной схемы становится неоправданным по числу деталей и количеству соединительных проводников. Очевидным выходом в этом случае будет переход на управление через последовательный порт, причем при использовании интерфейса RS485 возможно управление нагрузками на расстоянии до 1 км и более. Но эта тема уже не попадает в рамки данного проекта. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

radiolubitel.moy.su


Смотрите также