Параллельный интерфейс: LPT-порт

Параллельный интерфейс: LPT-порт

Параллельный интерфейс: LPT-порт

Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера

—LP'T-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.

BIOS поддерживает до четырех LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом —

прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтерами по

интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа,

инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера.

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. 1.

Таблица 1.

Сигналы интерфейса Centronics

|Сигна|I/O*|Контакт |Назначение |

|л | | | |

|Strob|I |1 |Строб данных. Данные фиксируются по низкому |

|e | | |уровню сигнала |

|Data |I |2-9 |Линии данных. Data 0 (контакт 2) — младший бит|

|[0:7]| | | |

|Actt |0 |10 |Acknowledge — импульс подтверждения приема |

| | | |байта (запрос на прием следующего). Может |

| | | |использоваться для формирования запроса |

| | | |прерывания |

|Busy |0 |11 |Занято. Прием данных возможен только при |

| | | |низком уровне сигнала |

|Paper|0 |12 |Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги |

|End | | | |

|Selec|0 |13 |Сигнализирует о включении принтера |

|t | | | |

|Auto |I |14 |Автоматический перевод строки. |

|LF# | | | |

|Еггог|0 |32 |Ошибка: конец бумаги, состояние OFF-Line или |

|й | | |внутренняя ошибка принтера |

|Imt# |I |31 |Инициализация |

|Slot |I |36 |Выбор принтера (низким уровнем). При высоком |

|In# | | |уровне принтер не воспринимает остальные |

| | | |сигналы интерфейса |

|GND |- |19-30 33 |Общий провод интерфейса |

|* I/O|Зада|Направление|(вход/выход) применительно к принтеру. |

| |ет | | |

Интерфейс Centronics поддерживается большинством принтеров с параллельным

интерфейсом, его отечественным аналогом является интерфейс ИРПР-М.

Традиционный LPT-порт

Традиционный 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) соответствуют интерфейсу Centronics.

Таблица 2.

Разъем стандартного LPT-порта

|Контакт |Провод |Назначение |

|DB-25S |шлейфа | |

| | |I/O* |Reg.Bit** |Сигнал |

|1 |1 |0/1 |CR: 0\ |Strobe# |

|2 |3 |0(1) |DR:0 |Data 0 |

|3 |5 |0(1) |DR: 1 |Data 1 |

|4 |7 |0(1) |DR: 2 |Data 2 |

|5 |9 |0(1) |DR:3 |Data 3 |

|6 |11 |0(1) |DR: 4 |Data 4 |

|7 |13 |0(1) |DR:5 |Data 5 |

|8 |15 |0(1) |DR:6 |Data 6 |

|9 |17 |0(1) |DR:7 |Data 7 |

|10 |19 |I |SR: 6 |Ack# |

|11 |21 |I |SR: 7\ |Busy |

|12 |23 |I |SR: 5 |PaperEnd |

|13 |25 |I |SR: 4 |Select |

|14 |2 |0/1 |CR: 1\ |Auto LF# |

|15 |4 |I |SR: 3 |Error# |

|16 |6 |0/1 |CR: 2 |Init# |

|17 |8 |0/1 |CR:3\ |Select In# |

|18-25 |10, 12, 14, |18, 20, 22, 24,|- |- |

| |16 |26 | | |

* I/O задает направление передачи (вход/выход) сигнала порта; 0/I

обозначает выходные линии, состояние которых считывается при чтении из

соответствующих портов вывода.

** 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. Данные, записанные в этот

порт, выводятся на выходные линии интерфейса. Данные, считанные из этого

регистра, в зависимости от схемотехники адаптера соответствуют либо ранее

записанным данным, либо сигналам на тех же линиях.

Status Register (SR) — регистр состояния, представляющий собой 5-битный

порт ввода сигналов состояния принтера (биты SR.4-SR.7), адрес= BASE+1. Бит

SR.7 инвертируется — низкому уровню сигнала соответствует единичное

значению бита в регистре, и наоборот.

Назначение бит регистра состояния (в скобках даны номера контактов

разъема):

SR.7—Busy — инверсные отображения состояния линии Busy (11);

SR.6 —АСК (Acknowledge) — отображения состояния линии Ack# (10).

SR.5 —РЕ (Paper End) — отображения состояния линии Paper End (12).

SR.4—Select — отображения состояния линии Select (13). Единичное значение

соответствует cигналу о включении принтера.

SR.3—Error — отображения состояния линии Error (15).

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=ВА5Е+2. Как и регистр

данных, этот 4-битный порт вывода допускает запись и чтение (биты 0-3), но

его выходной буфер обычно имеет тип открытый коллектор. Это позволяет более

корректно использовать линии данного регистра как входные при

программировании их в высокий уровень. Биты О, 1, 3 инвертируются —

единичному значению в регистре соответствует низкий уровень сигнала, и

наоборот.

Назначение бит регистра управления:

CR[7:6] — зарезервированы.

CR.5 — Direction — бит управления направлением передачи (только для портов

PS/2). Запись единицы переводит порт данных в режим ввода.

CR.4 —ACKINTEN (Ack Interrupt Enable) — единичное значение разрешает

прерывание по спаду сигнала на линии Ackff — сигнал запроса следующего

байта.

CR.3 — Select In — единичное значение бита соответствует низкому уровню на

выходе Selecting (17) — сигналу, разрешающему работу принтера по интерфейсу

Centronics.

CR.2 — Init — нулевое значение бита соответствует низкому уровню на выходе

Imt# (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 — Carriage Return).

CR.O —Strobe — единичное значение бита соответствует низкому уровню на

выходе Strobeff (1) — сигналу стробирования выходных данных.

Запрос аппаратного прерывания (обычно IRQ7 или IRQ5) вырабатывается по

отрицательному перепаду сигнала на выводе 10 разъема интерфейса (АСК#) при

установке CR.4=1. 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).

По получении готовности выводом в регистр управления устанавливается строб

данных, а следующим выводом строб снимается (2 цикла lOWRff).

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 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.

Страницы: 1, 2, 3