2.1.3. Параллельный интерфейс

Порт параллельного интерфейса был введен в ПК для подключения принтера- отсюда и пошло название этого устройства LРT-порт (Line PrinTer). Традиционный LPT-порт ориентирован на вывод данных хотя с некоторыми ограничениями позволяет и введение данных. Существуют разнообразные модификации LPT-порта - двунаправленный, ЕРР, ЕСР и другие, что позволяют расширить его функциональные возможности, повышают производительность и снижают нагрузку на процессор.

С внешней стороны порт имеет 8-ми разрядную шину данных, 5-ти разрядную шину сигналов состояния и 4-ох разрядную шину управляющих сигналов, которые выведены на разъем розетку DB-25S.

Рис. 17. Разъем для подключения устройства

С программной стороны LPT-порт является набором регистров. К LPT портам подключают принтеры, плоттеры, сканеры, коммуникационные устройства и устройства хранения данных, а также электронные ключи, программаторы и другие устройства. Иногда параллельный интерфейс используют для связи между двумя компьютерами - выходит сеть, «сделанная на колене» (LapLink). Стандартный параллельный порт называется SPP (Standard Parallel Port). SPP порт является однонаправленным, на его базе программно реализуется протокол обмена Centronics. Сигналы порта выводятся на стандартный разъем DB-25S (розетка). Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода.

- DR (Data Register) – регистр данных. Данные, записанные в этот порт, выводятся на выходные линии интерфейса

- SR (Status Register) – регистр состояния; представляет собой 5-битный порт ввода сигналов интерфейса, отображающих состояние принтера(Busy,Ack,Paper End, Select, Error)

- CR (Control Register) – регистр управления. Предназначен для программного управления принтером путем активизации линий Select, Init, AutoLF, Strobe#, задания режима прерывания и направления передачи данных

Контроллер параллельного интерфейса поддерживает 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов. Обычно поддерживаются три 8-битных регистра в пространстве ввода-вывода и одна линия IRQ. Схемотехника порта LPT базируется на TTL-логике. Скорость обмена не выше 150 КБ/с при значительной загрузке процессора.

Процедура вывода байта по интерфейсу Centronics включает следующие:

- вывод байта в регистр данных

- 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

- по получении готовности выводом в регистр управления устанавливается строб данных, а следующим выводом строб снимается.

Главный недостаток вывода через стандартный порт – невысокая скорость обмена при значительной загрузке процессора. Порт может обеспечить скорость не более 100-150 КБ/с при полной загрузке процессора

Рис. 18. Логическая схема параллельного порта

Адаптер параллельного интерфейса – набор регистров, расположенных в адресном пространстве устройств ввода/вывода. Количество регистров зависит от типа порта, однако три из них стандартны и присутствуют всегда – регистр данных, регистр состояния и регистр управления, рис. 18. Стандартный параллельный порт предназначен только для односторонней передачи информации. Работа же с каналами связи предполагает реализацию как передачи, так и приема данных. Кроме того, так как интерфейс Centronics является программно-управляемым, скорость информационного обмена не может быть особенно велика и оказывается напрямую связанной с быстродействием компьютера. Имеется также ограничение на длину линии связи устройства, подключенного к интерфейсу Centronics. Оно должно располагаться на расстоянии не более 1.8 м от компьютера

Порядок обмена по интерфейсу Centronics. Сигналы Centronics имеют следующее назначение.

- D0..D7 – 8-разрядная шина данных для передачи из компьютера в принтер. Логика сигналов положительная

‑ STROBE – сигнал стробирования данных. Данные действительны как по переднему, так и по заднему фронту этого сигнала. Сигнал говорит приемнику (принтеру), что можно принимать данные

- ACK – сигнал подтверждения принятия данных и готовности приемника (принтера) принять следующие данные. То есть здесь реализуется асинхронный обмен

- BUSY – сигнал занятости принтера обработкой полученных данных и неготовности принять следующие данные. Активен также при переходе принтера в состояние off-line или при ошибке, а также при отсутствии бумаги. Компьютер начинает новый цикл передачи только после снятия -ACK и после снятия BUSY

- AUTOFEED – сигнал автоматического перевода строки. Получив его, принтер переводит каретку на следующую строку

- PE – сигнал конца бумаги. Получив его, компьютер переходит в режим ожидания. Если в принтер вставить лист бумаги, то сигнал снимается

- SELECT – сигнал готовности приемника. С его помощью принтер говорит о том, что он выбран и готов к работе. У многих принтеров имеет постоянно высокий уровень

- SELECTIN – сигнал принтеру о том, что он выбран и последует передача данных

- ERROR – сигнал ошибки принтера. Активен при внутренней ошибке, переходе принтера в состояние off-line или при отсутствии бумаги

- INIT – сигнал инициализации (сброса) принтера. Очистка буфера печати.

Перед началом цикла передачи данных компьютер должен убедиться, что сняты сигналы BUSY и ACK. После этого выставляются данные, формируется строб, и снимаются данные. Принтер должен успеть принять данные с выбранным темпом. При получении строба принтер формирует сигнал BUSY, а после окончания обработки данных выставляет сигнал nACK, снимает BUSY и снимает ACK. Затем может начинаться новый цикл.

Все сигналы интерфейса Centronics передаются в уровнях ТТЛ и рассчитаны на подключение одного стандартного входа ТТЛ

Порт ЕРР – улучшенный параллельный порт). Двунаправленный - то есть обеспечивает параллельную передачу 8 бит в обоих направлениях. Это избавляет центральный процессор от необходимости выполнения медленных инструкций типа IN и OUT, позволяя программе заниматься непосредственно пересылкой данных. Порт ЕРР передает и принимает данные почти в 6 раз быстрее обычного параллельного порта. Этому также способствует то, что порт ЕРР имеет буфер, сохраняющий передаваемые и принимаемые символы до того момента, когда модем или другое периферийное устройство будет готово их принять

Специальный режим позволяет порту ЕРР передавать блоки данных непосредственно из ОЗУ компьютера в периферийное устройство и обратно, минуя процессор. Такое преимущество, однако, реализуется за счет использования, такого ценного ресурса компьютера, как канал прямого доступа к памяти

Протокол ЕРР обеспечивает четыре типа циклов обмена: записи и чтения данных, записи и чтения адреса

Порт ЕРР полностью совместим с обычным портом. Для использования его специфических функций требуется специальное программное обеспечение. При использовании надлежащего программного обеспечения порт ЕРР может передавать и принимать данные со скоростью до 2 Мб/с.