1.5. Параллельный порт и РпР

Большинство современных периферийных устройств, подключаемых к LPT-nop-ту, поддерживает стандарт 1284 и функции РпР. Для поддержки этих функций компьютером с аппаратной точки зрения достаточно иметь контроллер интерфейса, соответствующий стандарту 1284. Если подключаемое устройство поддерживает РпР, оно по протоколу согласования режимов 1284 способно «договориться» с портом, представляющим «интересы» компьютера, о возможных режимах обмена. Далее, для работы РпР подключенное устройство должно сообщить операционной системе все необходимые сведения о себе. Как минимум это идентификаторы производителя, модели и набор поддерживаемых команд. Более развернутая информация об устройстве может содержать идентификатор класса, подробное описание и идентификатор устройства, с которым обеспечивается совместимость. В соответствии с принятой информацией для поддержки данного устройства операционная система может предпринять действия по установке требуемого программного обеспечения.

Устройства с поддержкой РпР распознаются ОС на этапе ее загрузки, если, конечно же, они подключены к порту интерфейсным кабелем и у них включено пита-ние. Если ОС Windows обнаруживает подключенное устройство РпР, отличающееся от того, что прописано в ее реестре для данного порта (или просто новое устройство), она пытается установить требуемые для устройства драйверы из ди­стрибутива ОС или из комплекта поставки нового устройства. Если Windows не желает замечать вновь подключенного устройства РпР, это может свидетельствовать о неисправности порта или кабеля. Система РпР не работает, если устройство под­ключается дешевым «не двунаправленным» кабелем, у которого отсутствует связь по линии Selectln# (контакт 17 порта LPT и контакт 36 разъема Centronics).

1.6. Применение lpt-порта

Обычно LPT-порт используют для подключения принтера (см. п. 8.3.1), однако этим его применение не исчерпывается.

Для связи двух компьютеров по параллельному интерфейсу применяются различные кабели в зависимости от режимов используемых портов. Самый простой и медленный — полубайтный режим, работающий на всех портах. Для этого режима в кабеле достаточно иметь 10 сигнальных и один общий провод. Распайка разъемов кабеля приведена в табл. 1.11. Связь двух PC данным кабелем поддерживается стандартным ПО типа Interlnk из MS-DOS или Norton Commander.

Высокоскоростная связь двух компьютеров может выполняться и в режиме ЕСР (режим ЕРР неудобен, поскольку требует синхронизации шинных циклов ввода-вывода двух компьютеров).

Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим (Bi-Di), поскольку основной поток — ввод. Луч­ше использовать порт ЕСР, если этот режим поддерживается сканером (или ЕРР, что маловероятно).

Подключение внешних накопителей (Iomega Zip Drive, CD-ROM и др.), адаптеров ЛВС и других симметричных устройств ввода-вывода имеет свою специфику. В режиме SPP наряду с замедлением работы устройства заметна принципиальная асимметрия этого режима: чтение данных происходит в два раза медленнее, чем (весьма небыстрая) запись. Применение двунаправленного режима (Bi-Di или PS/2 Туре 1) устранит эту асимметрию — скорости сравняются. Только перейдя на ЕРР или ЕСР, можно получить нормальную скорость работы. В режиме ЕРР или ЕСР подключение к LPT-порту почти не уступает по скорости подключению через ISA-контроллер. Это справедливо и при подключении устройств со стандартным ин­терфейсом шин к LPT-портам через преобразователи интерфейсов (например, LPT - IDE, LPT - SCSI, LPT - PCMCIA). Заметим, что винчестер IDE, под­ключенный через адаптер к LPT-порту, для системы может быть представлен как устройство SCSI (это логичнее с программной точки зрения).

2. Последовательные интерфейсы

Последовательный интерфейс для передачи данных исполь­зует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно. Отсюда — название интерфейса и порта. Английские термины — Serial InterfaceиSerial Part(иногда их неправильно переводят как «серийные»). Последовательная передача позволяет сокра­тить количество сигнальных линий и увеличить дальность связи. Характерной особенностью является применение не-ТТЛ сигналов. В ряде последовательных интерфейсов при­меняется гальваническая развязка внешних (обычно вход­ных) сигналов от схемной земли устройства, что позволяет соединять устройства, находящиеся под разными потенциа­лами. Ниже будут рассмотрены интерфейсыRS-232C,RS-422А,RS-423A,RS-485, токовая петля,MIDI, а также СОМ-порт.

2.1. Способы последовательной передачи

Последовательная передача данных может осуществляться в асинхронном или синхронном режимах. При асинхроннойпе­редаче каждому байту предшествуетстарт-бит,сигнализи­рующий приемнику о начале посылки, за которым следуютбиты данныхи, возможно,бит паритета(четности,). Завер­шает посылкустоп-бит,гарантирующий паузу между посыл­ками (рис. 2.1). Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами воз­можны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имею­щий всегда строго определенное значение (логический 0), обес­печивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-де­литель опорной частоты, обнуляемый в момент приема нача­ла старт-бита. Этот счетчик генерирует внутренние стробы, по которым приемник фиксирует последующие принимаемые

биты. В идеале стробы располагаются в середине битовых интервалов, что позволяет принимать данные и при незна­чительном рассогласовании скоростей приемника и пере­датчика. Очевидно, что при передаче 8 бит данных, одного контрольного и одного стоп-бита предельно допустимое рас­согласование скоростей, при котором данные будут распоз­наны верно, не может превышать 5%. С учетом фазовых ис­кажений и дискретности работы внутреннего счетчика синхронизации реально допустимо меньшее отклонение час­тот. Чем меньше коэффициент деления опорной частоты внут­реннего генератора (чем выше частота передачи), тем больше погрешность привязки стробов к середине битового интерва­ла, и требования к согласованности частот становятся более строгими. Чем выше частота передачи, тем больше влияние искажений фронтов на фазу принимаемого сигнала. Взаимо­действие этих факторов приводит к повышению требований к согласованности частот приемника и передатчика с ростом частоты обмена.

Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возмож­ные ошибки передачи:

»Если принят перепад, сигнализирующий о начале посыл­ки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логи­ческой единицы, старт-бит считается ложным и прием­ник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может и не сообщать.

« Если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уро­вень логического нуля, фиксируется ошибка стоп-бита.

'«Если применяется контроль четности, то после посылки бит данных передаетсяконтрольный бит.Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки.

Контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии:

при этом принимаются логический нуль, который сначала трактуется как старт-бит, и нулевые биты данных, потом срабатывает контроль стоп-бита.

Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоро­стей обмена:50, 75, 110, 150,300,600,1200,2400,4800,9600, 19 200, 38 400, 57 600 и 115 200 бит/с. Иногда вместо еди­ницы измерения «бит/с» используют «бод» (baud), но при рассмотрении двоичных передаваемых сигналов это некор­ректно. В бодах принято измерять частоту изменения со­стояния линии, а при недвоичном способе кодирования (ши­роко применяемом в современных модемах) в канале связи скорости передачи бит (бит/с) и изменения сигнала (бод) могут отличаться в несколько раз (подробнее см. в прило­жении А).

Количество бит данныхможет составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы распространены незначительно). Коли­чествостоп-битможет быть 1, 1,5 или 2 («полтора бита» означает только длительность стопового интервала).

Асинхронный обменвPCреализуется с помощьюСОМ-пор­та сиспользованием протоколаRS-232C.

Синхронныйрежим передачи предполагает постоянную ак­тивность канала связи. Посылка начинается с синхробайта, за которым сразу же следует поток информационных бит. Если у передатчика нет данных для передачи, он заполняет паузу непрерывной посылкой байтов синхронизации. Оче­видно, что при передаче больших массивов данных наклад­ные расходы на синхронизацию в данном режиме будут ниже, чем в асинхронном. Однако в синхронном режиме необхо­дима внешняя синхронизация приемника с передатчиком, поскольку даже малое отклонение частот приведет к ис­кажению принимаемых данных. Внешняя синхронизация возможна либо с помощью отдельной линии для передачи сигнала синхронизации, либо с использованием самосинхронизирующего кодирования данных, при котором на сто­роне приемника из принятого сигнала могут быть выделены импульсы синхронизации. В любом случае синхронный ре­жим требует дорогих линий связи или оконечного оборудо­вания. ДляPCсуществуют специальные платы — адаптерыSDLC(дорогие), поддерживающие синхронный режим об­мена. Они используются в основном для связи с большими машинами (mainframes)IBMи мало распространены. Из синхронных адаптеров в настоящее время применяются адап­теры интерфейсаV.35.

На физическом уровнепоследовательный интерфейс имеет различные реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов. Существует ряд родственных меж­дународных стандартов:RS-232C, RS-423A, RS-422AиRS-485.На рис. 2.2 приведены схемы соединения приемни­ков и передатчиков, а также показаны ограничения на дли­ну линии (L) и максимальную скорость передачи данных (V).

Несимметричные линии интерфейсов RS-232CиRS-423A имеют самую низкую защищенность от синфазной помехи, хотя дифференциальный вход приемникаRS-423Aнесколько смягчает ситуацию. Лучшие параметры имеет двухточеч­ный интерфейсRS-422Aи его магистральный (шинный) аналогRS-485,работающие на симметричных линиях свя­зи. В них для передачи каждого сигнала используются диф­ференциальные сигналы с отдельной (витой) парой прово­дов.

В перечисленных стандартах сигнал представляется потен­циалом.Существуют последовательные интерфейсы, где информативен ток, протекающий по общей цепи передат­чик-приемник — «токовая петля» иMIDI. Для связи на ко­роткие расстояния приняты стандарты беспроводной инф­ракрасной связи. Наибольшее распространение вPCполучил простейший из перечисленных — стандартRS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной автоматике широко применяетсяRS-485,а такжеRS-422A,встречаю­щийся и в некоторых принтерах. Существуют преобразо­ватели сигналов для согласования этих родственных ин­терфейсов.