Laboratoriumwerk aan "parallelle en seriële poorten en hun eigenaardigheden van het werk". Seriële en parallelle I/O-poorten

Over de lange geschiedenis van de ontwikkeling van personal computers parallelle poort(parallelle poort) die vaak wordt genoemd printerpoort:(printerpoort) blijft de snelste en meest betrouwbare manier om printers en andere apparaten op een pc aan te sluiten. Parallelle overdracht van acht databits en automatische datastroombesturing met behulp van signalen erkenning(handshaking) externe circuits overbodig maken voor het decoderen van data en stuursignalen. Het wijdverbreide gebruik van parallelle poorten is te danken aan hun eenvoud en hoge prestaties. Bovendien maakt de parallelle poort invoer van maximaal negen bits en uitvoer van maximaal 12 bits tegelijkertijd mogelijk, waardoor voor veel eenvoudige taken minimale externe schakelingen nodig zijn.

Standaard parallelle poort (SPP)

Standaard parallelle poort(Standaard parallelle poort - SPP) wordt weergegeven op de achterkant van de computer met een 25-pins D-type vrouwelijke connector met gaten. Meestal heeft de kabel voor deze connector een 34-pins connector aan het andere uiteinde voor aansluiting op een printer. Het is de parallelle poort van de pc die vaak wordt genoemd printerpoort:(printerpoort). De afbeelding toont de connectoren en kabel voor het aansluiten van de printer. Aan de linkerkant bevindt zich de vastgezette connector voor de parallelle pc-poort en aan de rechterkant bevindt zich de connector voor de printer.

De computer heeft vier stuurlijnen (CONTROL), vijf statuslijnen (STATUS) en acht datalijnen (DATA) op de connector. De gegeven signaalgroepen zijn beschikbaar via de bijbehorende registers, die vaak ook worden genoemd poorten... De overige acht pinnen zijn geaard.

Nieuwere parallelle poorten worden gedefinieerd door de IEEE 1284-standaard, die in 1994 werd gepubliceerd. Deze standaard definieert vijf werkingsmodi:

1. Compatibiliteitsmodus.
2. Modus van notebooks (Nibble-modus).
3. Byte-modus.
4. Verbeterde parallelle poortmodus EPP).
5. Poortmodus met uitgebreide mogelijkheden (Extended Capabilities Port - ECP).

Het doel van de standaard was om nieuwe stuurprogramma's en apparaten te ontwikkelen die compatibel zijn met elkaar en achterwaarts compatibel zijn met de standaard parallelle poort ( SPP). De modi Compatibiliteit, Notebook en Byte gebruiken de standaardcircuits van de originele parallelle poortkaarten, terwijl de EPP- en ECP-modi extra circuits vereisen die sneller zijn maar nog steeds achterwaarts compatibel zijn met de standaard parallelle poort.

In compatibiliteitsmodus, of Centronics-modus, zoals het gewoonlijk wordt genoemd, is het mogelijk om gegevens alleen in voorwaartse richting te verzenden, d.w.z. terugtrekken data, met een typische snelheid van ongeveer 50KB/s, maar hogere snelheden tot 150KB/s zijn mogelijk. Om gegevens in te voeren, moet u overschakelen naar de modus van notebooks of bytes. Notebook-modus staat toe: binnenkomen tetrads (4 bits) van het apparaat naar de pc. Byte-modus gebruikt een bidirectionele faciliteit (alleen te vinden op sommige kaarten) om bytes (8 bits) in te voeren.

De EPP- en ECP-poorten gebruiken extra circuits om handshakes te controleren en te genereren. Een byte uitvoeren naar een printer in compatibiliteitsmodus programma moet het volgende doen:

1. Schrijf een byte naar de datapoort.
2. Controleer of de printer bezet is. Als de printer bezig is, accepteert deze geen gegevens, dus alle gegevens die erop worden geschreven, gaan verloren.
3. Geef een stroboscoopsignaal (pin 1) laag. Het geeft aan de printer aan dat er geldige gegevens op de gegevenslijnen staan ​​(pinnen 2-9).
4. Stel de flitser hoog in en wacht ongeveer 5 s nadat het lage niveau is gevormd (in stap 3).

Software output control beperkt de snelheid van de standaard parallelle poort. De meer geavanceerde EPP- en ECP-poorten lossen dit probleem op door circuits te laten controleren of de printer bezig is en stroboscoop- en/of geschikte handshake-signalen te genereren. Hierdoor hoeft slechts één uitgangscommando te worden uitgevoerd, wat de werksnelheid verhoogt. De nieuwe poorten kunnen gegevens uitvoeren met een snelheid van 1-2 MB/sec. Bovendien gebruikt de ECP-poort Direct Memory Access ( DMA) en buffers FIFO(First In - First Out), zodat gegevens kunnen worden overgedragen zonder uitvoercommando's.

Hardware

De volgende tabel toont de pin-outs voor de 25-pins D-type computerconnector en de 34-pins Centronics-connector die gewoonlijk op printers worden aangetroffen. De IEEE 1284-standaard definieert echter drie verschillende connectoren voor gebruik met een parallelle poort. De eerste 1284 Type A-connector is een gewone 25-pins D-type connector. De tweede 36-pins 1284 Type B-connector is een Centronics-connector. De derde IEEE 1284-type C-connector is een 36-pins connector, vergelijkbaar met de Centronics-connector, maar kleiner. Het heeft een betere bevestiging, betere elektrische parameters en het is gemakkelijker om de kabel erop aan te sluiten. Er kunnen twee extra signalen worden gebruikt om te controleren of het apparaat aan staat. Deze connector wordt erkend als veelbelovend voor gebruik in nieuwe ontwerpen.

Brief N voor de signaalnaam betekent bijvoorbeeld een signaal met een laag activiteitsniveau nFout... Als er een fout in de printer zit, is deze lijn laag. Het is meestal op een hoog niveau om de juiste werking van de printer aan te geven. Hardware geïnverteerd betekent dat het signaal wordt geïnverteerd door de parallelle poortcircuits. Een voorbeeld hier is de regel Druk bezig... Als op deze lijn een spanning van +5 V (logisch 1) wordt gezet en het statusregister wordt uitgelezen, dan wordt dit niveau in bit 7 van het statusregister als 0 teruggegeven.

Parallelle poortsignalen worden weergegeven door conventionele TTL-niveaus. De meeste parallelle poorten zijn gebaseerd op een ASIC die Sink en Source ongeveer 12 mA heeft. In de referentiegegevens kunnen echter andere waarden voorkomen, bijvoorbeeld Sink / Source 6 mA, Source 12 mA / Sink 20 mA, Sink 16 mA / Source 4 mA.

Datalijnen zijn echte geleiders die informatie van computer naar apparaat vervoeren (en van apparaat naar computer op nieuwe poorten). Om de effecten van interferentie te verminderen, heeft elke datalijn een bijbehorende aardlijn. Deze aardleidingen bieden ook een gemeenschappelijke elektrische referentie tussen de computer en het apparaat. De rest van de lijnen evenwijdig aan de haven zijn toegewezen voor controle en handshaking.

Om ervoor te zorgen dat de printer zich in een bekende beginstatus bevindt, zet het nInitialize-signaal van de computer de printer in de staat waarin deze zich bevindt na het opstarten. Het initialiseren van de printer met het nInitialize-signaal staat dus gelijk aan het uit- en weer inschakelen van de printer.

Een signaal op de Select-lijn vertelt de computer dat de randapparatuur is ingeschakeld online(online) en klaar om gegevens te ontvangen. De computer verzendt geen gegevens als er een zwak signaal is op de Select-lijn. Meestal komt de status van dit signaal overeen met de "on-line"-indicator op de printer.

Wanneer de computer geldige datasignalen op de datalijnen heeft gegenereerd, moet het apparaat melden dat de data gereed is. Dit is precies waar het nStrobe-stroboscoopsignaal voor is ontworpen, wat het apparaat zou moeten dwingen een databyte te accepteren en op te slaan in een buffer voor latere verwerking.

Om hoge gegevensoverdrachtsnelheden te bereiken, heeft de printer een specifieke methode nodig voor het coördineren van verzendingen. De computer moet tussen bytes wachten totdat de printer klaar is om nieuwe bytes te ontvangen. Printers gebruiken het Busy-signaal om de computer te vertragen totdat de printer klaar is om de volgende byte te ontvangen. De printer genereert een hoog niveau van het Bezet-signaal als reactie op de ontvangst van het nStrobe-signaal, en dit niveau blijft totdat het zich voorbereidt om de volgende byte te ontvangen. Houd er rekening mee dat het Bezet-signaal de computer voor enige tijd kan vertragen als er een ernstige fout optreedt, zoals een papierstoring. Als de printer een byte heeft verwerkt, moet hij de wachtende computer om de volgende byte vragen. De printer verwijdert het Bezet-signaal en geeft een korte bevestigingspuls nAck. Zo sturen (bevestigen) de signalen nStrobe, Busy en nAck de gegevensoverdracht in de parallelle poort.

In sommige printers transporteert het besturingsteken Carriage Return (CR) het papier automatisch naar de volgende regel, terwijl bij andere de wagen gewoon teruggaat naar het begin van de huidige regel zonder papier te transporteren. In veel printers kan elk van deze opties worden ingesteld met een schakelaar, maar u kunt dit ook regelen met het nAuto-LineFeed-signaal. Een laag niveau van dit signaal zorgt ervoor dat de printer het papier automatisch regel voor regel transporteert wanneer het CR-controleteken wordt ontvangen.

Met de nSelect-Printer-lijn kan een computer op afstand een randapparaat online of offline brengen. De meeste parallelle poorten houden deze lijn laag, zodat het apparaat automatisch gegevens detecteert. Een hoog signaal op deze lijn verhindert de werking van het apparaat. Een nError-signaal van een randapparaat informeert de computer dat er een probleem is dat het afdrukken verhindert, maar gaat er niet verder op in. De fout kan verschillende oorzaken hebben, waarvan de details afhankelijk zijn van het randapparaat. Gewoonlijk "verzamelt" het nError-signaal situaties als de afwezigheid van papier (deze reden wordt aangegeven door het Paper Out-signaal), de aanwezigheid van een printer in offline(offline-modus) of interne printercircuitstoringen.

Centronics-interface

Centronics is een oude standaard (vaak interface en protocol genoemd) voor het overbrengen van gegevens van een computer (host) naar een printer. Erkenning van deze standaard wordt in de meeste printers gebruikt en wordt meestal geïmplementeerd in software. De afbeelding toont een vereenvoudigd diagram van het Centronics-protocol.

Eerst worden gegevens verzonden naar pinnen 2-9 van de parallelle poort. De host controleert vervolgens of de printer bezet is, d.w.z. Druk moet laag zijn. Daarna geeft het programma een flitser af, wacht minstens 1 μs en verwijdert de flitser. Gegevens worden meestal gelezen door het apparaat aan de stijgende rand van de flitser. De printer geeft aan dat hij bezig is met het verwerken van gegevens op de Bezet-lijn. Wanneer de printer de gegevens heeft ontvangen, bevestigt deze de byte met een negatieve puls van ongeveer 5 μs op de nAck-lijn.

Om tijd te besparen negeert de host vaak het signaal op de nAck-lijn. Bij het overwegen van een poort met uitgebreide ECP-mogelijkheden, zal de implementatie van de Fast Centronics Mode (Fast Centronics Mode) worden getoond, waarin het handenschudden schematisch wordt uitgevoerd. De programmeur hoeft slechts een byte aan gegevens naar de I/O-poort te schrijven. De circuits controleren of de printer bezig is en genereren een stroboscoop. Merk op dat in deze modus de nAck-lijn niet wordt bewaakt.

Poortadressen

De parallelle poort heeft drie gemeenschappelijke basisadressen, die in de volgende tabel worden weergegeven. Het basisadres 3BCh werd oorspronkelijk geïntroduceerd voor parallelle poorten op vroege grafische kaarten. Nadat de parallelle poorten van de videokaarten waren verwijderd, verdween dit adres. Vervolgens verscheen het als een optie voor parallelle poorten geïntegreerd in moederborden, waarbij de configuratie kan worden gewijzigd met behulp van het BIOS. Aan de LPT1-naam wordt gewoonlijk basisadres 378h toegewezen en aan LPT2 wordt gewoonlijk basisadres 278h toegewezen. Verder wordt echter aangetoond dat dit niet altijd het geval is. De adressen 378h en 278h worden bijna altijd gebruikt voor parallelle poorten, maar kunnen per pc verschillen.

Wanneer de computer is ingeschakeld, detecteert het BIOS het aantal beschikbare poorten en noemt deze LPT1, LPT2 en LPT3. Het BIOS kijkt eerst naar 3BCh. Als daar een parallelle poort wordt gevonden, wordt deze LPT1 genoemd en wordt het adres 378h gecontroleerd. Als daar een parallelle poort wordt gevonden, krijgt deze de eerstvolgende beschikbare naam. Het is LPT1 als er geen kaart is gevonden op adres 3BCh, of LPT2 als er wel een kaart is gevonden. De poort om 278h wordt op dezelfde manier gecontroleerd. Als gevolg hiervan is het mogelijk om LPT2 op 378 uur te hebben in plaats van de verwachte 278 uur.

De situatie wordt gecompliceerd door het feit dat sommige fabrikanten van parallelle-poortkaarten jumpers instellen waarmee u de poort kunt configureren op LPT1, LPT2, LPT3. Wat is nu het adres van LPT1? De meeste kaarten hebben LPT1 op 378h en LPT2 op 278h, maar sommige gebruiken 3BCh als LPT1, 378h als LPT1 en 278h als LPT2.

Voor een interface met een poort wordt vaak het basisadres gebruikt in plaats van een naam, in plaats van LPT1 en andere namen.De poortadrestabel bevindt zich in het BIOS-gegevensgebied. Wanneer het BIOS adressen toewijst aan printerapparaten, slaat het de adressen op in specifieke geheugenlocaties zodat ze daar kunnen worden gevonden. Opmerking * : In nieuwere BIOSen kan adres 0000: 040E uit het BIOS-gegevensgebied worden gebruikt als uitgebreid BIOS-gegevensgebied.

Standaard parallelle poort software registers (poorten)

Gegevens poort

Opmerking * : Als de poort bidirectioneel is, zijn de bewerkingen Lezen (invoer) en Schrijven (uitvoer) toegestaan.

Basisadres, gewoonlijk aangeduid als gegevens poort of gegevensregister, wordt eenvoudigweg gebruikt om gegevens uit te voeren op de datalijnen (pinnen 2-9) van de parallelle poort. Meestal is dit register alleen-schrijven. Bij het lezen van de poort wordt de laatst verzonden byte ingevoegd. In het geval van een bidirectionele poort (zie hieronder) bevinden de ontvangen gegevens zich op dit adres.

Statuspoort

De statuspoort is alleen-lezen, dus alle gegevens die erop worden geschreven, worden genegeerd. De poort heeft vijf invoerlijnen (pinnen 10, 11, 12, 13 en 15), een IRQ-interruptverzoekbit en twee gereserveerde bits. Bit 7 (Bezet) is een invoer met lage activiteit, d.w.z. als bit 7 0 bevat, dan heeft pin 11 een spanning van +5 V. Hetzelfde geldt voor bit 2 (nIRQ) - als de bit 1 bevat, is er geen interrupt opgetreden.

Beheerpoort

De beheerpoort (basisadres + 2) was alleen-schrijven. Bij aansluiting op de parallelle printerpoort worden vier stuursignalen gebruikt: Strobe (bit 0), Auto Linefeed (bit 1), Reset initialisatie (bit 2) en Select Printer (bit 3). Al deze signalen behalve Reset zijn omgekeerd.

De printer geeft geen signaal om de computer te initialiseren en vertelt de computer niet om automatische regelinvoer te gebruiken. De bovenstaande vier uitgangen kunnen echter worden gebruikt voor invoer. Als de computer de pin hoog (+5 V) duwt en het apparaat wil deze laag zetten, dan maakt de poort kortsluiting en ontstaat er een conflict. Daarom zijn deze uitgangen ontworpen volgens het "open collector"-schema. Ze hebben twee toestanden: laag (0 V) en hoge impedantie (open circuit).

Gewoonlijk heeft een printerkaart interne pull-up-weerstanden, maar niet alle kaarten hebben deze. Sommige kaarten zijn gewoon open collector-uitgangen, terwijl andere conventionele push-pull (totem)-uitgangen zijn. Er kan een externe weerstand worden gebruikt om het apparaat goed te laten functioneren met zoveel mogelijk printerpoorten. Als er al een interne weerstand is, werkt de externe weerstand parallel daaraan en in het geval van een push-pull-uitgang als een belasting.

De externe weerstandswaarde is meestal 4,7 kΩ. Het wordt niet aanbevolen om een ​​kleinere weerstand te gebruiken, omdat er mogelijk een interne weerstand op de kaart zit. In de toestand met hoge impedantie is de parallelle poortpin hoog bij +5 V. In deze toestand kan een extern apparaat de pin op laag zetten en ervoor zorgen dat de controlepoort een andere waarde leest. Hierdoor kunnen de vier pinnen van de controlepoort worden gebruikt voor bidirectionele gegevensoverdracht. Om echter gegevens via de controlepoort te lezen, moet u deze instellen op xxxx0100 zodat alle pinnen +5 V hebben en het apparaat een laag niveau kan instellen (aarde - logisch 0).

Bit 4 en 5 zijn voor interne controle. Bit 4 activeert het IRQ-interruptverzoek (zie hieronder), en bit 5 activeert de bidirectionele poort, d.w.z. Op DATA-lijnen 0-7 kunnen 8 bits worden ingevoerd. Deze modus is alleen mogelijk als de kaart dit ondersteunt. Bits 6 en 7 zijn gereserveerd, schrijven naar deze bits wordt genegeerd.

Bidirectionele poorten

Het volgende diagram toont een vereenvoudigde weergave van het parallelle poortgegevensregister. De originele parallelle poortkaarten zijn gebaseerd op de logica van de 74LS-familie. Er worden nu gespecialiseerde microschakelingen gebruikt, maar de werkingsprincipes blijven hetzelfde.

Niet-bidirectionele poorten worden uitgegeven met een uitgangssignaal nee de 74LS374 is permanent verbonden met aarde, dus de datapoort pint alleen. Wanneer ze uit het dataregister worden gelezen, worden de gegevens uit het 74LS374-circuit gehaald, dat ook is verbonden met de datapinnen. Als u het 74LS374-schema uitschakelt, kunt u een bidirectionele poort krijgen.

In bidirectionele poorten is bit 5 van het besturingsregister verbonden met de ingang om de uitgang mogelijk te maken. nee 74LS374 circuits zodat output drivers kunnen worden uitgeschakeld (uitgeschakeld). In dit geval kunt u zonder conflict gegevens van de datapinnen van de parallelle poort lezen.

Bit 5 van het besturingsregister schakelt bidirectionele werking van de parallelle poort in of uit. Het werkt alleen voor echte bidirectionele poorten. Wanneer dit bit is ingesteld op 1, worden pinnen 2-9 naar een toestand met hoge impedantie gestuurd. In deze toestand kunt u op deze regels gegevens invoeren en hun datapoort (basisadres) uitlezen. Gegevens die naar de poort zijn geschreven, worden opgeslagen, maar zijn niet beschikbaar voor gegevenscontacten. Om de bidirectionele modus uit te schakelen, moet bit 5 van de controlepoort op 0 worden gezet.

Niet alle poorten werken echter op dezelfde manier. Voor sommige poorten moet bit 6 van de controlepoort worden ingesteld om de bidirectionele modus in te schakelen en bit 5 om deze uit te schakelen. Verschillende fabrikanten implementeren hun bidirectionele poorten anders. Als u een bidirectionele poort moet gebruiken voor gegevensinvoer, controleer dan eerst of de poort bidirectioneel is met een logische sonde of multimeter.

De parallelle poort gebruiken om acht bits in te voeren

Als de parallelle poort de bidirectionele modus niet ondersteunt, kunt u nog steeds maximaal negen bits invoeren. Hiervoor kunt u de vijf invoerlijnen van de statuspoort en de vier invoerlijnen (open collector) van de controlepoort gebruiken volgens het volgende diagram.

De parallelle poortingangen zijn geselecteerd om verbindingen te vereenvoudigen. Het Busy-signaal is het meest significante bit van 7 van de statuspoort, gevolgd door de Ack-, Paper Out- en Select-signalen van de statuspoort, die een bovenste knabbel vormen. De streepjes geven aan welke ingangen hardwarematig zijn geïnverteerd, d.w.z. +5 V wordt gelezen als logisch 0 en 0 V als logisch 1. De statuspoort heeft slechts één geïnverteerde ingang.

De jongste nibble wordt gelezen vanaf de controlepoort (Select Printer, Init, Auto Linefeed, Strobe). Hier worden open-collectoromvormers gebruikt. Hiervoor zijn mogelijk 4,7k pull-up-weerstanden nodig.

Notebook-modus

Nibble-modus is de beste manier om acht bits gegevens in te voeren zonder de poort in omgekeerde modus te zetten en datalijnen te gebruiken. Deze modus is het gemakkelijkst te implementeren. Een multiplexer (viervoudig 2: 1) wordt gebruikt voor het achtereenvolgens lezen van notebooks. Het samenvoegen van notebooks in bytes wordt programmatisch uitgevoerd. Natuurlijk is deze methode iets langzamer dan de vorige. Hier vereist het lezen van een enkele byte meerdere I / O-opdrachten en vereist een externe microschakeling.

De 74LS157 multiplexer werkt net zo eenvoudig als vier schakelaars. Wanneer ingang A / B = 0 (laag), worden ingangen A geselecteerd, d.w.z. ingang 1A wordt overgedragen naar uitgang 1Y, ingang 2A naar uitgang 2Y, enz. Wanneer ingang A / B = 1 (hoog), wordt gekozen voor ingangen B. De Y-uitgangen worden aangesloten op de statuspoort van de parallelle poort zodat ze het hoge-orderegister van het statusregister zijn. Hoewel een dergelijke verbinding optioneel is, vereenvoudigt het het programma enigszins.

De IRQ-interrupt van de parallelle poort gebruiken

Gewoonlijk is een IRQ 5- of IRQ 7-lijn een onderbrekingsverzoek voor een parallelle poort, maar dit kan anders zijn. Het is mogelijk dat onderbrekingen op de kaart volledig worden uitgeschakeld als deze alleen voor afdrukken wordt gebruikt. Onderbrekingen van parallelle poorten kunnen worden in- en uitgeschakeld met behulp van bit 4 van het besturingsregister - schakel IRQ in via de Ack-lijn (Enable IRQ Via Ack Line). Een ingeschakelde interrupt treedt op wanneer het nAck-signaal van laag naar hoog gaat (stijgende flank). Sommige kaarten activeren echter een hoog-naar-laag-interrupt.

Parallelle poortmodi in BIOS

De meeste parallelle poorten zijn nu multimode-poorten. Ze zijn meestal software die is geconfigureerd voor een van de verschillende modi met behulp van BIOS-procedures. Typische modi:

Printermodus, ook wel Standaard- of Normale modus genoemd
Standaard en bidirectioneel (SPP)
EPP1.7 en SPP-modus
EPP1.9 en SPP-modus
ECP-modus:
ECP- en EPP1.7-modus
ECP- en EPP1.9-modus

Printermodus is de eenvoudigste modus - deze komt alleen overeen met de pin van de standaard parallelle poort. Het mist bidirectionele functionaliteit, dus bit 5 van de controlepoort is uitgeschakeld. Standaard en bidirectioneel (SPP) is bidirectionele modus. In deze modus keert bit 5 van de controlepoort de richting van de poort om, zodat u de invoerwaarde over de datalijnen kunt lezen.

EPP1.7 en SPP-modus is een combinatie van EPP 1.7 (Enhanced Parallel Port) en SPP-modi. Deze werkwijze geeft zowel toegang tot de SPP-registers (data-, status- en controleregisters) als toegang tot de EPP-registers. In dezelfde modus kunt u de richting van de poort wijzigen met bit 5 van het besturingsregister. De eerste versie van EPP 1.7 heeft mogelijk geen Timeout-bit.

EPP1.9 en SPP-modus vergelijkbaar met de vorige, maar nu wordt EPP-versie 1.9 gebruikt. Toegang tot de SPP-registers wordt hier nog steeds geboden, inclusief bit 5 van de controlepoort. Maar deze modus is anders dan EPP1.7- en SPP-modi in die zin dat u toegang hebt tot het Timeout-bit van de EPP-poort.

ECP-modus: biedt een Extended Capabilities Port. De modus van deze poort kan vervolgens worden ingesteld met behulp van het Extended Control Register (ECR) van de ECP-poort. In deze modus echter vanuit het BIOS EPP-modus:(100) zal niet beschikbaar zijn.

ECP- en EPP1.7-modus en ECP- en EPP1.9-modus biedt een poort met verbeterde ECP-mogelijkheden zoals in de vorige modus. maar EPP-modus: in de ECR van de ECP-poort is nu beschikbaar. V ECP- en EPP1.7-modus je hebt EPP1.7-poort tot je beschikking, en in ECP- en EPP1.9-modus- EPP1.9-poort.

De overwogen modi worden geconfigureerd via het BIOS. De gebruiker kan met zijn programma opnieuw configureren, maar doe dit: Niet aangeraden... Softwareregisters op de adressen 2FAh, 3F0h, 3F1h zijn alleen bedoeld voor toegang vanuit BIOS. Er is geen vaste standaard voor deze configuratieregisters, dus de toepassing die ze gebruikt, wordt draagbaar.

Veel beter om uit BIOS te kiezen ECP- en EPP1.7-modus of ECP- en EPP1.9-modus en gebruik vervolgens het ECP Extended Control Register om de parallelle poortmodus in te stellen. In de EPP1.7-modus waren er verschillende problemen in verband met de vorming van gegevensflitsers en het adres voor het starten van een cyclus, ongeacht de wachtstatussen, dus deze modus wordt nu niet toegepast. Het is het beste om de parallelle poort in te stellen op: ECP- en EPP-modus 1.9.

Parallelle poortmodi en ECP-besturingsregister voor uitgebreide poorten

Eerder werd aangetoond dat het wordt aanbevolen om de parallelle poort in te stellen op: ECP- en EPP1.9-modus en gebruik vervolgens het uitgebreide controleregister van de ECP-poort om verschillende bedrijfsmodi te selecteren. ECP-poortregisters zijn gestandaardiseerd door Microsoft.

Bij het installeren ECP-modus: een nieuwe set registers is beschikbaar bij Base + 400h. Een gedetailleerde overweging hiervan wordt gegeven in het materiaal over de ECP-poort, maar hier hebben we alleen het uitgebreide controleregister op Base + 402h nodig. Het formaat van dit register is weergegeven in de tabel aan de linkerkant. Merk op dat de ECP-registers niet beschikbaar zijn voor de poort met basisadres 3BCh.

Tot nu toe zijn we alleen geïnteresseerd in de drie meest significante bits van het uitgebreide besturingsregister, die de bedrijfsmodus bepalen. Er zijn zeven mogelijke werkingsmodi, maar niet alle poorten ondersteunen alle modi. Sommige poorten worden bijvoorbeeld niet ondersteund EPP-modus:... De volgende tabel geeft meer gedetailleerde informatie over de werkingsmodi.

Als de ECP-modus is ingesteld in het BIOS of als de kaart als jumper is geconfigureerd voor ECP, wordt aanbevolen om de ECP-poort voor gebruik te initialiseren naar een vooraf gedefinieerde status. Bij gebruik van SPP is de eerste stap het instellen van de poort in de standaardmodus. Er kan niet worden aangenomen dat de poort al in de standaard (SPP)-modus staat.

In sommige modi kunnen de SPP-registers verdwijnen of niet goed werken. Als u SPP gebruikt, moet u het ECR-register in de standaardmodus zetten.

Verbeterde parallelle poort (EPP)

Verbeterde parallelle poort(Verbeterde parallelle poort - EPP) is ontwikkeld door Intel, Xircom en Zenith Data Systems. EPP-poorten werden eerst gedefinieerd in EPP 1.7 en vervolgens opgenomen in IEEE 1284 (1994). De EPP-poort heeft twee standaarden EPP 1.7 en EPP 1.9. Er zijn verschillen tussen hen die de werking van de apparaten kunnen beïnvloeden (zie hieronder). Gegevensoverdrachtsnelheden variëren van 500 KB/s tot 2 MB/s. Dit wordt bereikt door het feit dat handshaking, strobing en andere bewerkingen worden gevormd door de poortcircuits, en niet programmatisch, zoals in de Centronics-interface.

Hobbyisten gebruiken de EPP-poort vaker dan de Extended Capabilities Port (ECP). De EPP-poort verschilt van de ECP-poort doordat de EPP-poort alle transmissies van/naar het randapparaat genereert en bestuurt. Aan de andere kant vereist de ECP-poort dat het randapparaat de reverse link bevestigt en de handshaking controleert. Dit is moeilijk te bereiken met conventionele eenvoudige circuits en vereist een speciale controller of ECP Peripheral Chip.

Hardware

In de EPP-modus krijgt elke lijn verschillende functies en labels, zoals weergegeven in de volgende tabel.

De signalen Paper Out, Select en Error zijn niet gedefinieerd in de EPP-handshake en de gebruiker kan de bijbehorende lijnen naar eigen inzicht gebruiken. De toestanden van deze lijnen kunnen op elk moment worden bepaald door het statusregister uit te lezen. Helaas zijn er geen redundante uitgangen, wat voor bepaalde problemen kan zorgen.

EPP-poort handdruk

EPP-gegevensschrijfcyclus

1. Het programma schrijft naar het EPP-gegevensregister (Base + 4).
2. Er wordt een laag nWrite-niveau gegenereerd, wat wijst op een schrijfbewerking.
3. Gegevens worden op datalijnen 0-7 geplaatst.
4. De nData Strobe wordt uitgegeven als Wait laag is (u kunt een lus starten).

6. De nData Strobe is verwijderd.
7. De EPP-gegevensschrijfcyclus eindigt.

EPP-lus schrijfadres

1. Het programma schrijft het adres naar het EPP-adresregister (Base + 3).
2. Er wordt een laag niveau van het schrijfsignaal gevormd, wat een schrijfbewerking aangeeft.
3. Het adres wordt op datalijn 0-7 geplaatst.
4. De Address Strobe wordt uitgegeven als Wait laag is (u kunt beginnen met herhalen).
5. De computer wacht op bevestiging - hoog niveau op nWait (u kunt de cyclus beëindigen).
6. De nAddress Strobe is verwijderd.
7. De EPP-adresregistratiecyclus eindigt.

EPP data leescyclus

1. Het programma leest het EPP-gegevensregister (Base + 4).
2. De nData Strobe wordt uitgegeven als Wait laag is (u kunt een lus starten).


5. De nData Strobe is verwijderd.
6. De EPP-leescyclus eindigt.

EPP adres leescyclus

1. Het programma leest het EPP-adresregister (Base + 3).
2. De nAddr-stroboscoop wordt afgegeven als Wait laag is (u kunt een lus starten).
3. De computer wacht op bevestiging - hoog niveau op nWait.
4. Gegevens worden gelezen van de pinnen van de parallelle poort.
5. De nAddr-stroboscoop is verwijderd.
6. De cyclus van het lezen van het EPP-adres eindigt.

Opmerking Met EPP 1.7 handshaking (tot IEEE 1284) kunnen dataslagen en adressen worden uitgegeven om een ​​cyclus te starten, ongeacht de wachtstatus. In de EPP 1.9 standaard start de cyclus pas als het Wachtniveau laag is. Zowel EPP 1.7 als EPP 1.9 vereisen een hoog wachtniveau om de cyclus te beëindigen.

EPP-poortsoftwareregisters

De EPP-poort heeft ook een nieuwe set registers, waarvan er drie zijn overgenomen van de standaard SPP-parallelle poort. De volgende tabel toont de nieuwe en bestaande registers.

Zoals u kunt zien, zijn de eerste drie adressen precies hetzelfde als die van de SPP-poortregisters en werken ze op dezelfde manier. Daarom kunt u bij gebruik van de EPP-poort gegevens naar het Base + 0-adres uitvoeren op dezelfde manier als in SPP. Wanneer u een printer aansluit en de compatibiliteitsmodus gebruikt, moet u controleren of de poort bezet is, en vervolgens flikkeren en een flitser openen met behulp van de controle- en statuspoorten, en vervolgens wachten op een bevestiging.

Als u met een EPP-compatibel apparaat moet communiceren, hoeft u alleen maar de verzonden gegevens in het EPP-gegevensregister op Base + 4 te laden en de kaart zal alle vereiste bevestigingssignalen genereren. Evenzo, als het nodig is om een ​​adres aan het apparaat te geven, gebruikt u het EPP-adresregister op Base + 3.

De EPP-adres- en dataregisters zijn leesbaar en beschrijfbaar, dus dezelfde registers kunnen worden gebruikt om data van het apparaat te lezen. De EPP-kaart van de printer moet echter een leescyclus starten, aangezien zowel nData Strobe als nAddress Strobe outputs zijn. Het apparaat kan het leesverzoek signaleren met een interrupt en ervoor zorgen dat de Interrupt Service Routine (ISR) de leesbewerking uitvoert.

De statuspoort heeft één kleine wijziging. Bit 0, dat is gereserveerd in de SPP-poortregisterset, is nu het EPP-time-outbit. Deze bit wordt ingesteld wanneer de time-out van de EPP-poort optreedt. Dit gebeurt wanneer het signaal op de nWait-lijn niet wordt verwijderd ongeveer 10 µs (afhankelijk van de poort) nadat de IOW of IOR is afgegeven. De IOW en IOR signaallijnen voor het schrijven en lezen van I/O zijn aanwezig op de ISA bus.

De EPP-modus is sterk afhankelijk van de timing van de ISA-bus. Wanneer een leescyclus aan de gang is, moet de poort de juiste lees-/schrijfhandshake maken en gegevens retourneren op die ISA-buscyclus. Dit gebeurt natuurlijk niet in één ISA-cyclus, dus gebruikt de poort het IOCHRDY-signaal (I/O Channel Ready) op de ISA-bus om wachtstatussen in te voeren voordat de cyclus is voltooid. Wat gebeurt er nu als de EPP-poort Lezen of Schrijven wordt gestart en het randapparaat niet is aangesloten? De poort zal nooit een bevestiging (nWait) ontvangen en zal statusverzoeken in behandeling houden terwijl de computer is geblokkeerd. Daarom wordt er een watchdog-timer bijgehouden in de EPP-poort, die is ingesteld op ongeveer 10 µs.

De drie registers met de adressen Base + 5, Base + 6 en Base + 7 kunnen worden gebruikt voor 16- en 32-bits lees- en schrijfbewerkingen, als de poort ze ondersteunt. Dit kan het aantal I/O-bewerkingen verminderen. De parallelle poort kan slechts acht bits tegelijk verzenden, dus het 32- of 16-bits woord dat naar de parallel wordt geschreven, wordt opgesplitst in bytes en verzonden via de acht datalijnen van de poort.

Functies voor EPP-poortprogrammering

De EPP-poort heeft slechts twee hoofdregisters en een time-outvlag. Wat moet je configureren? Voordat EPP-poortcycli kunnen worden geactiveerd door het lezen van en schrijven naar datapoorten en EPP-adressen, moet de poort correct worden geconfigureerd. Als de EPP inactief is, heeft de nAddress Strobe, nData Strobe, nWrite en nReset-lijnen passief (hoog). Sommige poorten vereisen deze instelling voordat een EPP-cyclus wordt gestart. Daarom is de eerste taak om deze lijnen handmatig te initialiseren met behulp van de SPP-poortregisters. Schrijf hiervoor de XXXX0100-code naar de beheerpoort.

Op sommige kaarten kan de EPP-schrijfcyclus niet worden uitgevoerd als de parallelle poort is ingesteld op de omgekeerde modus. Daarom wordt aanbevolen om de EPP-poort in de directe modus te zetten voordat u deze gebruikt. Het wissen van bit 5 in het controleregister zou moeten resulteren in een correcte werking.

We hebben de time-outbit van de EPP-poort al besproken. Als deze bit is ingesteld, werkt de poort mogelijk niet goed. Daarom is het aan te raden om altijd FFh in een adres- of datacyclus uit te lezen. Deze bit moet worden gewist voor een betrouwbare werking en moet continu worden gecontroleerd.

Extended Capabilities Port (ECP)

Advanced Mode is ontwikkeld door Hewlett-Packard en Microsoft voor implementatie als: Uitgebreide mogelijkheden Poortprotocol en ISA-interfacestandaard... Dit protocol gebruikt extra circuits om handshake-signalen te genereren op dezelfde manier als in de EPP-modus, en werkt sneller dan de EPP-poort. Deze modus werkt echter beter onder Windows, omdat het Direct Memory Access (DMA)-kanalen kan gebruiken voor gegevensoverdracht. Het gebruikt ook een FIFO-buffer voor ontvangen en verzonden gegevens.

Een ander kenmerk van ECP is realtime datacompressie. Het Run Length Encoding (RLE)-algoritme biedt compressieverhoudingen tot 64:1. Dit is handig voor scanners en printers waar veel van de gegevens zich in herhalende reeksen bevinden.

De ECP-poort ondersteunt de kanaaladresseringsmethode. Het is niet bedoeld om te worden gebruikt in daisy-chain-apparaten, maar maakt het mogelijk om meerdere apparaten binnen één apparaat te adresseren. Een voorbeeld zijn veel moderne faxapparaten die een parallelle poort hebben voor interface met een computer. Het faxapparaat kan worden opgesplitst in afzonderlijke apparaten, zoals een scanner, modem/fax en printer, en elk onderdeel kan afzonderlijk worden aangesproken, ook als andere apparaten geen gegevens kunnen lezen vanwege volle buffers.

Hardware

Hoewel de ECP-printerpoorten dezelfde D25-connector gebruiken als de standaard parallelle poort (SPP), wijst de ECP-poort verschillende functies toe aan de pinnen (net als de EPP-poort). Daarom gebruikt de ECP-poortinterface een andere handshaking-methode.

De ECP-poort is achterwaarts compatibel met SPP- en EPP-poorten. In de SPP-modus werken de afzonderlijke lijnen hetzelfde als in de SPP-poort en worden ze Strobe, Auto Linefeed, Init, Busy, enz. genoemd. Wanneer ze in de EPP-modus werken, voeren de lijnen functies uit in overeenstemming met de methode die wordt beschreven in het EPP-poortprotocol en wordt een andere handshakingmethode gebruikt. Wanneer de poort in ECP-modus staat, worden de lijnen als volgt gedefinieerd.

Signalen op de HostAck- en PeriphAck-lijnen geven aan of data of een commando op databus 0-7 staat. Als deze lijnen hoog zijn, staat er data op de databus (pinnen 2-9). Als de opdrachtcyclus is geïmplementeerd, is de bijbehorende regel laag; als de host bijvoorbeeld een opdracht geeft, is de HostAck-regel laag en als het apparaat een opdracht geeft, is de PeriphAck-regel laag.

De opdrachtcyclus kan een van de twee zijn: de RLE-teller of het adres, dat wordt bepaald door bit 7 van de datalijnen (pin 9). Als bit 7 0 bevat, dan is de rest van de gegevens (bits 0-6) de RLE-lengteteller die in het compressiealgoritme wordt gebruikt. Maar als bit 7 1 bevat, dan zijn de gegevens in bits 0-6 het kanaaladres. Als er één bit ontbreekt, kan het getal alleen een waarde van 0 tot 127 zijn.

Handshake ECP-poort

ECP directe datalus

2. De host toont vervolgens een datacyclus door een laag HostAck-signaal te geven.

4. Het randapparaat geeft zijn validatiebevestiging af door het PeriphAck-signaal af te geven.
5. De host voert het HostClk-signaal hoog uit. De positieve rand wordt gebruikt om gegevens in het randapparaat te bevriezen.
6. Het randapparaat geeft een bevestigingsbyte af, waardoor het PeriphAck-signaal wordt verwijderd.

ECP-opdracht voorwaartse lus

1. De host zet data op de datalijn.
2. De host toont vervolgens de opdrachtlus en verwijdert HostAck.
3. De host geeft de geldigheid van de gegevens aan door een laag HostClk-signaal te genereren.
4. Het randapparaat geeft een geldige gegevensbevestiging af door het PeriphAck-signaal te genereren.
5. De host trekt het HostClk-signaal hoog. De positieve rand wordt gebruikt om gegevens in het randapparaat te bevriezen.
6. Het apparaat geeft een bevestigingsbyte af, waardoor het PeriphAck-signaal wordt verwijderd.

ECP-gegevens omgekeerd

4. Het apparaat selecteert vervolgens een datacyclus door een hoog PeriphAck-signaal te genereren.

ECP Commando Inverse Cyclus

1. De host stelt het nReverseRequest-signaal laag in om een ​​invers kanaal aan te vragen.
2. Het randapparaat bevestigt het verzoek van het inverse kanaal door een laag nAckReverse-signaal af te geven.
3. Het apparaat zet gegevens op de datalijn.
4. Het apparaat selecteert vervolgens een opdrachtcyclus door een laag PeriphAck-signaal te genereren.
5. Het apparaat toont geldige gegevens met een laag PeriphClk-signaal.
6. De host geeft zijn validatiebevestiging af met een hoge HostAck-signaalsterkte.
7. Het apparaat stelt het PeriphClk-signaal hoog in. De positieve rand wordt gebruikt om gegevens door te geven aan de host.
8. De host geeft zijn bevestigingsbyte af, waardoor een laag HostAck-signaal wordt gegenereerd.

Vergelijking van ECP en SPP handshaking

SPP-handshake bestaat uit slechts vijf stappen:

1. Schrijf een byte naar de datapoort.
2. Controleer of de printer bezet is. Als de printer bezig is, accepteert deze geen gegevens, dus alle gegevens die worden weggeschreven, gaan verloren.
3. Genereer een laag niveau van het Strob-signaal (pin 1). Het vertelt de printer dat er correcte gegevens op de gegevenslijnen staan ​​(pinnen 2-9).
4. Vorm na ongeveer 5 μs een hoog niveau van het stroboscoopsignaal.
5. Controleer de Ack-bevestiging van het apparaat.

Aan de andere kant vereist ECP-poortbevestiging meer stappen. Daarom lijkt het erop dat de ECP-poort langzamer zal zijn dan de SPP-poort. Dit is echter niet het geval, aangezien de besturing van alle fasen van de handshaking schematisch wordt uitgevoerd. Als de handshake in software zou zijn geïmplementeerd, zou deze aanzienlijk langzamer zijn dan de handshake van de SPP-poort.

RLE-codering

Eerder werd kort vermeld dat het ECP-poortprotocol een eenvoudig compressiealgoritme bevat voor Run Length Encoding ( RLE). Het biedt een maximale compressieverhouding van maximaal 64: 1 en werkt door dubbele bytes te verzenden als segmenttellers en één kopie van de byte. De segmentteller bepaalt hoe vaak de volgende byte moet worden herhaald.

Als bijvoorbeeld een reeks van 25 letters "A" wordt verzonden, moet eerst de segmenttellerbyte gelijk aan 24 worden verzonden, gevolgd door de "A"-byte. Het ontvangende apparaat zal, na ontvangst van de Run Length Count, de volgende byte het door de teller bepaalde aantal keren verlengen (herhalen).

De slicetellerbyte moet verschillen van andere bytes in het gegevenspad. Het wordt als een opdracht naar de adres-FIFO-poort verzonden. De bytes die naar dit register worden gestuurd, kunnen een segmentlengteteller of een adres zijn. Ze worden onderscheiden door de meest significante bit 7. Als bit 7 1 bevat, dan zijn de overige zeven bits (0-6) het kanaaladres. Als bit 7 is ingesteld op 0, dan zijn de minst significante zeven bits de segmentlengteteller. In dit geval zijn kanaaladressen en segmentlengtetellers beperkt tot zeven bits (waarden van 0 tot 127).

ECP-poortsoftwareregisters

De volgende tabel bevat de ECP-poortregisters. De eerste drie registers zijn gelijk aan de SPP-poortregisters. Merk echter op dat de bidirectionele poortinschakelbit (besturingspoortbit 5) verschijnt. Deze bit geeft de huidige richting van de ECP-poort aan en beïnvloedt de FIFOpFull FIFOpEmpty-bits in het ECR-register (zie hieronder).

Uitgebreid controleregister (ECR)

Het belangrijkste register van de ECP-poort is het Extended Control Register ( ECR), dus laten we eerst eens kijken hoe het werkt. Dit register bepaalt in welke modus de ECP-poort zal werken en stelt ook de status van de FIFO-buffer in. De functies van dit register worden weergegeven in de volgende tabel.

De drie meest significante bits van het uitgebreide besturingsregister bepalen de werkingsmodus. Er zijn zeven mogelijke werkingsmodi, maar niet alle poorten ondersteunen alle modi. Sommige poorten worden bijvoorbeeld niet ondersteund EPP-modus:... De volgende tabel geeft meer gedetailleerde informatie over de werkingsmodi.

Zoals eerder getoond, fungeert een poort als deze is ingesteld om in de standaardmodus te werken als een SPP-poort zonder bidirectionele gegevensoverdracht. Als bidirectionele verzending vereist is, stelt u de bytemodus in. De FIFO- en ECP FIFO-modi met parallelle poort gebruiken circuits om de vereiste handshake-signalen te genereren. Het enige verschil tussen de twee is dat de FIFO met parallelle poort SPP-handshake gebruikt en kan worden gebruikt met een SPP-printer. ECP FIFO-modus maakt gebruik van ECP-poort-handshake.

De FIFO-controlemodus kan worden gebruikt om de capaciteit van de FIFO-buffers te testen en te controleren of ze correct werken. In deze modus wordt elke byte die naar het TEST FIFO-register (Base + 400h) wordt geschreven in de FIFO-buffer geplaatst en wordt elke byte die uit dit register wordt gelezen uit de FIFO-buffer gehaald. Dit kan worden gebruikt in combinatie met de FIFO Full en FIFO Empty bits van het uitgebreide besturingsregister ECR om de capaciteit van de FIFO-buffer te bepalen. De FIFO-diepte is meestal rond de 16 bytes.

De andere bits van het ECR-register spelen ook een belangrijke rol bij de werking van de ECP-poort. De interrupt-bit (bit 4) maakt het gebruik van interrupts mogelijk, en de DMA-enable-bit (bit 3) maakt het gebruik van directe geheugentoegang mogelijk. Het ECP-servicebit (bit 2) geeft aan of een interruptverzoek is gestart. Indien aanwezig, wordt dit bit ingesteld. Dit bit wordt in verschillende microschakelingen anders gewist. Bij sommige moet je het bit wissen, d.w.z. schrijf er 0 naar, terwijl anderen resetten wanneer ze uit het register worden gelezen.

De FIFO Full-bit (bit 1) en de FIFO Empty (bit 0) geven de status van de FIFO-buffer aan. Deze bits zijn richtingsafhankelijk, dus bit 5 van het besturingsregister moet in aanmerking worden genomen. Als bit 0 (FIFO leeg) is ingesteld, is de FIFO leeg en als bit 1 is ingesteld, is de FIFO vol. Als geen van deze bits is ingesteld, staan ​​er wel gegevens in de FIFO, maar is de buffer nog niet vol. Deze bits kunnen in de FIFO-controlemodus worden gebruikt om de capaciteit van de FIFO-buffer te bepalen.

Configuratieregister A (cnfgA)

Configuratieregister A (cnfgA) is een van de twee ECP-poortconfiguratieregisters. De configuratieregisters zijn alleen beschikbaar in de configuratiemodus. Het cnfgA-registeradres is Base + 400h. Het cnfgA-registerformaat wordt weergegeven in de volgende tabel.

Configuratieregister A kan worden gelezen voor aanvullende informatie over het ECP. Bit 7 geeft aan of de kaart level- of edge-interrupts genereert. Het hangt af van het type bus dat door de kaart wordt gebruikt. Bits 6: 4 tonen de breedte van de bussen in de kaart. Sommige kaarten gebruiken alleen een 8-bits datapad, terwijl andere 16- of 32-bits gebruiken. Om het meeste uit de kaart te halen, moet het programma de status van deze bits lezen om de maximale woordgrootte te bepalen die naar de poort moet worden uitgevoerd.

De minst significante drie bits worden gebruikt voor Host Recovery. Om te herstellen van een fout, moet het programma weten hoeveel bytes zijn overgedragen, om te bepalen of er nog bytes in de FIFO zijn. Sommige implementaties kunnen rekening houden met hangende bytes in het zenderregister als onderdeel van de FIFO Full-status, terwijl andere dat niet doen. Bit 2 bepaalt een bepaalde situatie.

Een ander probleem is dat de uitvoer van de parallelle poorten slechts acht bits breed is en dat het programma 16- of 32-bits I/O-commando's kan gebruiken. In dit geval kan een deel van het poortwoord worden verzonden. Daarom geven bits 0 en 1 het aantal geldige bytes aan dat nog in de FIFO zit en opnieuw kan worden verzonden.

Configuratieregister B (cnfgB)

Configuratieregister B is, net als configuratieregister A, alleen beschikbaar in de configuratiemodus. Het adres in deze modus is Base + 401h. Het cnfgB-registerformaat wordt weergegeven in de volgende tabel.

Configuratieregister B (cnfgB) kan een lees-schrijftoegangscombinatie zijn. Sommige poorten zijn softwarematig configureerbaar met IRQ- en DMA-bronnen die vanuit het register zijn ingesteld. Anderen zijn configureerbaar via BIOS of via jumpers op de kaart, zodat het register alleen kan worden gelezen.

Bit 7 bepaalt of de uitvoergegevens al dan niet moeten worden gecomprimeerd met behulp van het RLE-algoritme: 1 - de host comprimeert de gegevens vóór verzending, 0 - de gegevens worden onbewerkt (ongecomprimeerd) naar het apparaat verzonden. Bit 6 retourneert de status van de IRQ-pin. Het kan worden gebruikt om conflicten te diagnosticeren, omdat het niet alleen de IRQ-status van de parallelle poort laat zien, maar ook het andere apparaat dat deze IRQ-lijn gebruikt.

Bits 5: 3 geven de toewijzingsstatus van de IRQ-lijn aan de poort aan, en bits 2: 0 geven de toewijzingsstatus van het DMA-kanaal aan de poort aan. Zoals eerder vermeld, kunnen deze velden worden gelezen en geschreven. Voor verdwijnende jumperboards geven deze bits eenvoudigweg de bronnen aan als "Jumpered" of correcte regelnummers. In dit geval kunnen ze natuurlijk alleen worden gelezen.

I / O-poorten. Parallelle en seriële I/O-apparaten

I / O-poort

Gegevensoverdrachtskanaal tussen het apparaat en de microprocessor. Een poort wordt in de microprocessor weergegeven als een of meer geheugenadressen waaruit gegevens kunnen worden gelezen of waarnaar gegevens kunnen worden geschreven.

Parallelle poort

I / O-connector voor het aansluiten van parallelle interface-apparaten. De meeste printers zijn aangesloten op de parallelle poort.

Seriële poort

Computerpoort voor byte-organisatie asynchrone communicatie. Een seriële poort wordt ook wel een communicatie- of COM-poort genoemd.

Asynchrone communicatie

Een vorm van gegevensoverdracht waarbij informatie met onregelmatige tussenpozen wordt verzonden en ontvangen, één teken per keer. Aangezien gegevens met onregelmatige tussenpozen worden ontvangen, moet een bericht naar de ontvangende modem worden verzonden om te bepalen wanneer de gegevensbits van het teken beginnen en eindigen. Hiervoor zijn de start- en stopbits bedoeld.

Parallelle poort (LPT)

(25 - pins connector). Ontworpen om een ​​printer, scanner en - externe apparaten aan te sluiten voor het opslaan en transporteren van informatie (schijven). Tot voor kort had het een relatief hoge gegevensoverdrachtsnelheid (ongeveer 2 MB / s). In de regel is LPT de enige connector aan de achterkant van de computer.

Seriële poorten (COM) (9- en 25-pins connector) verschillen veel lagere snelheid (ongeveer 112 KB/s). Daarom was het hun lot om allerlei "ongehaaste" apparaten te ondersteunen - bijvoorbeeld een muis of een modem. Aanvankelijk waren er vier COM-poorten op de computer, maar na verloop van tijd bleven er slechts twee over. De muis koos zijn eigen PS / 2-connector boven de seriële poort en deelde deze met het toetsenbord, en de COM-poort bleef over met alleen trage modemondersteuning. Na verloop van tijd zal de modem emigreren naar de nieuwe USB-poort - dan zal de COM-poort definitief en onherroepelijk tot het verleden behoren.

Ooit waren de muis en het toetsenbord aangesloten op verschillende connectoren: een muis naast een modem op een COM-poort, en het toetsenbord had zijn eigen, in tegenstelling tot al het andere. PS / 2 - De poort verscheen voor het eerst op reguliere moederborden in 1998. Je kunt er niets anders op aansluiten dan een muis en toetsenbord.

Seriële poort en USB-interface.

Dit nieuwe product, dat met succes debuteerde in 2000, wordt een van de belangrijkste innovaties van het decennium genoemd. Een van de belangrijkste voordelen van USB is dat er 127 apparaten op één USB-poort kunnen worden aangesloten (in tegenstelling tot de oude poorten: er kon slechts één apparaat op elke poort worden aangesloten). Alle USB - apparaten kunnen "in een ketting" op een computer worden aangesloten - als elke "link" zijn eigen USB - poort of USB - hub heeft voor meerdere poorten tegelijk. De enige regel die in acht moet worden genomen bij het werken met USB, is dat de meest productieve apparaten de eerste in de keten moeten zijn: printer, scanner, luidsprekers, schijven. En helemaal aan het einde - een traag toetsenbord en muis.

Een andere belangrijke kwaliteit van USB - met deze interface kunt u elk apparaat op uw computer aansluiten zonder het systeem opnieuw op te starten.

De snelheid van de eerste USB-modificatie (namelijk alle apparaten die vóór eind 2000 zijn uitgebracht, behoren tot deze standaard) is ongeveer 12 MB / s (in feite werken een aantal apparaten die op USB zijn aangesloten op een veel lagere snelheid - tot 1.5 MB/s). De nieuwe USB 2.0-specificatie, aangenomen in april 2000, was van plan de gegevensoverdrachtsnelheid te verhogen tot 60 MB / s, maar nieuwe apparaten die deze overdrachtssnelheid ondersteunen, kwamen pas aan het einde van het jaar op de markt. USB 2.0 is compatibel met oudere USB-apparaten, maar werkt met dezelfde snelheid.

Infraroodpoort

Een optische poort voor het verbinden van een computer met andere computers of apparaten via infraroodstraling, zonder kabels. Infraroodpoorten worden gebruikt op sommige laptops, printers en camera's.

Een van de oudste poorten op een computer is de LPT-poort of parallelle poort. En hoewel de LPT-poort nu niet op elk moederbord te zien is, zijn lezers misschien geïnteresseerd om te weten wat het is.

Laten we eerst de naam van de poort achterhalen. Misschien weet niet iedereen waar de afkorting LPT voor staat. In feite is LPT een afkorting voor Line Print Terminal. Zo wordt duidelijk dat de LPT-poort in de eerste plaats bedoeld was om printers aan te sluiten. Daarom heeft de LPT-poort een andere naam - de printerpoort. Hoewel er theoretisch ook andere apparaten op LPT kunnen worden aangesloten.

De LPT-poort heeft een lange geschiedenis. Het is ontwikkeld door Centronics (daarom wordt deze poort vaak de Centronics-poort genoemd), die al vóór het pc-tijdperk, in de vroege jaren zeventig, dot-matrixprinters produceerde. En in het begin van de jaren tachtig begon IBM de LPT-poort in hun computers te gebruiken en werd deze enige tijd de standaardpoort voor het aansluiten van (op dat moment) hogesnelheidsapparaten.

Het uiterlijk van de parallelle poort aan de achterkant van de computer

LPT-interface bestond in verschillende edities. In de originele versie was de LPT-poort unidirectioneel, dat wil zeggen dat deze gegevens slechts in één richting kon verzenden - naar een randapparaat. Deze situatie was natuurlijk niet geschikt voor gebruikers, aangezien er printers waren die gegevensoverdracht in beide richtingen vereisten. Daarom werd de LPT-interface vervolgens verschillende keren verbeterd totdat de internationale standaard IEEE 1284 werd ontwikkeld. In overeenstemming met deze standaard ondersteunde de parallelle poortinterface verschillende bedrijfsmodi en was ook compatibel met oude standaarden. Bovendien ondersteunde de definitieve versie van de interface relatief hoge gegevensoverdrachtsnelheden - tot 5 Mb / s.

Hoe de parallelle poort werkt

De LPT-poort wordt parallel genoemd omdat in de kabel die erop is aangesloten, gegevens parallel worden verzonden, dat wil zeggen gelijktijdig over meerdere geleiders. Deze eigenschap verschilt de parallelle poort van een andere poort op de computer, de seriële COM-poort.

In een Centronics kabel zitten 8 geleiders die de data doorsturen en daarnaast zitten er meerdere lijnen in de kabel die stuursignalen dragen.

Hoewel de parallelle poort meestal wordt gebruikt voor het aansluiten van printers, waren er ook andere toepassingen. Ten eerste kunt u met behulp van de LPT-poort twee computers rechtstreeks aansluiten - met behulp van een speciale Interlink-kabel. Vóór de wijdverbreide toepassing van Ethernet-netwerkkaarten was een dergelijke verbinding, hoewel deze de gebruiker geen hoge gegevensoverdrachtsnelheid bood, toch vaak de enige manier om twee computers met elkaar te verbinden. Er zijn ook elektronische sleutels die zijn ontworpen om op de LPT-poort aan te sluiten.

Datakabel tussen computers - Interlink

Net als bij veel andere apparaten op het moederbord, kunnen de parallelle poortmodi vaak worden geconfigureerd via BIOS Setup. Meestal worden hiervoor BIOS-opties zoals Parallel Port, Parallel Port IRQ, Parallel Port DMA, etc. gebruikt.

Parallelle connector op moederbord en Centronics-kabel

De LPT-poortconnector bevindt zich meestal direct op het moederbord, hoewel tot het midden van de jaren negentig. het was meestal aanwezig op een zogenaamde multi-card die in een uitbreidingsslot was gestoken, waarop ook andere computerpoorten zaten. De poortuitgang is een 25-pins vrouwelijke connector, een DB25-connector genoemd.

ISA multicard met LPT (DB25 - "moeder") en gamepoort aan boord.

Er wordt een speciale kabel gebruikt om de printer aan te sluiten - de Centronics-kabel. Het ene uiteinde (stekker) van de Centronics-kabel wordt aangesloten op een poort, het andere (ook een stekker) op een speciale connector op de printer. De laatste connector heeft 36 pinnen. Het bijzondere van de Centronics-kabel is dan ook dat deze aan beide zijden verschillende connectoren heeft.

Buitenkant van de Centronics-kabel.

Hoewel de connector van de moederbordkabel vaak een Centronics-connector wordt genoemd, is een Centronics-connector strikt genomen slechts een 36-pins connector voor aansluiting op een printer, niet op het moederbord. De kabelconnector voor aansluiting op de poort heet de Amphenolstacker-connector, naar de naam van het Amerikaanse bedrijf Amphenol dat deze heeft ontwikkeld en die connectoren produceert.

Kenmerken van de parallelle poort

Omdat de LPT-poort parallelle gegevensoverdracht ondersteunt, werd deze poort in de eerste pc's beschouwd als een van de snelste computerpoorten. Gegevensoverdracht over meerdere lijnen brengt de LPT-interface in veel opzichten dichter bij computerbussen in de architectuur. Niettemin legt deze omstandigheid ook een beperking op aan de lengte van de kabel, die door de in de kabel optredende interferentie niet meer dan 5 m kan bedragen.

De maximale spanning die wordt gebruikt in de signaallijnen van de poort is +5 V. Voor eenvoudige datatransmissie zijn slechts tien signaallijnen vereist - dit zijn 8 datalijnen, een stroboscoopsignaallijn, dat wil zeggen een signaal dat de poort klaar is om gegevens verzenden, en een bezette lijn ... De rest van de lijnen worden gebruikt voor compatibiliteit met de Centronics-standaard.

Vrouwelijke LPT-poort met pinnummering.

Parallelle DB25-connectorpin-outs:

• 1 - Gegevensstroboscoop
• 2-9 - Gegevens, bits 0-7
• 10 - Erkennen
• 11 - Bezet
• 12 - Papier op
• 13 - Selecteer
• 14 - Automatische invoer
• 15 - Fout
• 16 - Begin
• 17 - Selecteer ingang
• 18-25 - Aarde

Conclusie

De LPT-poort is een personal computer-interface die momenteel als verouderd wordt beschouwd en die geen significante ondersteuning van computerhardware- en softwarefabrikanten heeft. De parallelle poort wordt echter nog steeds met succes gebruikt in veel oudere computers en printers.

De poort wordt "serieel" genoemd omdat informatie er bit voor bit, bit voor bit sequentieel doorheen wordt verzonden (in tegenstelling tot een parallelle poort). Ondanks dat sommige computerinterfaces (bijvoorbeeld Ethernet, FireWire en USB) ook een seriële methode gebruiken om informatie uit te wisselen, wordt de naam "seriële poort" toegewezen aan de poort van de RS-232-standaard.

Afspraak

De meest gebruikte seriële poort voor personal computers is de RS-232C-standaard. Voorheen werd de seriële poort gebruikt om een ​​terminal aan te sluiten, later voor een modem of muis. Nu wordt het gebruikt om verbinding te maken met, voor communicatie met hardware-ontwikkelingstools voor embedded computersystemen, satellietontvangers, kassa's, programmeurs, met apparaten voor beveiligingssystemen van objecten, evenals met vele andere apparaten.

Met een COM-poort kunt u twee computers aansluiten met een zogenaamde "nullmodemkabel" (zie hieronder). Het wordt al sinds de dagen van MS-DOS gebruikt voor het overbrengen van bestanden van de ene computer naar de andere, in UNIX voor terminaltoegang tot een andere machine en in Windows (zelfs modern) voor een debugger op kernelniveau.

Het voordeel van de technologie is de extreme eenvoud van de apparatuur. De nadelen zijn lage snelheid, grote connectorgroottes, evenals vaak hoge vereisten voor de responstijden van het besturingssysteem en de driver en een groot aantal interrupts (één per de helft van de hardwarewachtrij, dat wil zeggen 8 bytes).

Gerelateerde video's

Connectoren

Op moederborden van toonaangevende fabrikanten (bijvoorbeeld Intel) of kant-en-klare systemen (bijvoorbeeld IBM, Hewlett-Packard, Fujitsu Siemens Computers), wordt de seriële poort aangeduid als COM of RS-232.

DE-9 COM-poortconnectoropties

De meest gebruikte D-connectoren zijn in 1969 gestandaardiseerd: 9- en 25-pins (respectievelijk DB-9 en DB-25). Voorheen werden ook DA-31 en ronde acht-pins DIN-8 gebruikt. De maximale baudrate voor een conventionele poort is 115.200 baud.

Relevantie

Er zijn standaarden voor het emuleren van een seriële poort via USB en via Bluetooth (deze technologie is grotendeels ontworpen als een "draadloze seriële poort").

Desalniettemin wordt software-emulatie van deze poort nog steeds veel gebruikt. Zo emuleren bijvoorbeeld bijna alle mobiele telefoons een klassieke COM-poort en een modem in zichzelf voor tethering - computertoegang tot internet via GPRS / EDGE / 3G / 4G-telefoonapparatuur. Tegelijkertijd worden USB, Bluetooth of Wi-Fi gebruikt voor fysieke verbinding met een computer.

Ook wordt software-emulatie van deze poort geleverd aan "gasten" van virtuele VMWare- en Microsoft Hyper-V-machines, waarvan het belangrijkste doel is om de Windows-foutopsporing op kernelniveau te verbinden met de "gast".

In de vorm van een UART, die verschilt in spanningsniveaus en de afwezigheid van extra signalen, is deze aanwezig in bijna alle microcontrollers, behalve de kleinste, SoC's, ontwikkelborden, en is ook aanwezig op de borden van de meeste apparaten , hoewel de connector niet naar de behuizing is gebracht. Deze populariteit is te danken aan de eenvoud van deze interface, zowel vanuit fysiek oogpunt, als aan de gemakkelijke toegang tot de poort vanaf de softwarekant in vergelijking met andere interfaces.

Apparatuur

De connector heeft contacten:

DTR (Data Terminal Ready - gereedheid om gegevens te ontvangen) - uitvoer op de computer, invoer op de modem. Geeft aan dat de computer klaar is om met de modem te werken. Het resetten van deze lijn veroorzaakt een bijna volledige herstart van de modem naar de oorspronkelijke staat, inclusief het laten vallen van de buis (sommige controleregisters overleven na zo'n reset). Op UNIX gebeurt dit wanneer alle toepassingen bestanden op het seriële stuurprogramma hebben gesloten. De muis gebruikt deze draad om stroom te krijgen.

DSR (Data Set Ready) - invoer naar de computer, uitvoer naar de modem. Geeft aan dat de modem gereed is. Als deze regel op nul staat, wordt het in sommige besturingssystemen onmogelijk om de poort als een bestand te openen.

RxD (Receive Data) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. Gegevensstroom die de computer binnenkomt.

TxD (Transmit Data) - uitvoer op de computer, invoer op de modem. Gegevensstroom uitgaand van de computer.

CTS (Clear to Send) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. De computer is verplicht de gegevensoverdracht op te schorten totdat deze draad op één is gezet. Gebruikt in het hardwarestroomcontroleprotocol om overloop in de modem te voorkomen.

RTS (Request to Send) - output op de computer, input op de modem. De modem is verplicht de datatransmissie op te schorten totdat deze draad op één is gezet. Gebruikt in het om overloop in hardware en stuurprogramma te voorkomen.

DCD (Carrier Detect) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. Door de modem op één gezet na het tot stand brengen van een verbinding met de modem aan de andere kant, reset naar nul wanneer de verbinding wordt verbroken. De computerhardware kan een interrupt uitzenden wanneer een dergelijke gebeurtenis zich voordoet.

RI (Ring Indicator) - invoer op de computer, uitvoer op de modem. Door de modem op één gezet na het detecteren van een belsignaal van een telefoongesprek. De computerhardware kan een onderbreking uitzenden wanneer een dergelijke gebeurtenis zich voordoet.

SG (Signal Ground) - gemeenschappelijke signaaldraad van de poort, is geen gemeenschappelijke grond, in de regel geïsoleerd van de computerkast of modem.

Een nulmodemkabel gebruikt twee gekruiste paren: TXD / RXD en RTS / CTS.

Aanvankelijk, in de IBM PC en IBM PC / XT, werd de poorthardware gebouwd op een UART 8250-microschakeling van National Semiconductor, daarna werd de microschakeling vervangen door een 16450, software die compatibel was met de vorige, maar snelheden tot 115200 bits per ten tweede verscheen er een 16550-microschakeling met een bidirectionele FIFO-gegevensbuffer om de belasting van de interruptcontroller te verminderen. Momenteel opgenomen in de SuperIO-chip op het moederbord samen met een aantal andere apparaten.

Programmatische toegang tot de COM-poort

UNIX

COM-poorten in het Unix-besturingssysteem (Linux) zijn tekenapparaatbestanden. Meestal bevinden deze bestanden zich in de map / dev en worden genoemd

• ttyS0, ttyS1, ttyS2 enz. op Linux
• ttyd0, ttyd1, ttyd2 enz. (of ttyu0, ttyu1, tyu2 enzovoort sinds 8.0) op FreeBSD
• tja, ttyb, ttyc enz. op Solaris
• ttyf1, ttyf2, ttyf3 enzovoort in IRIX
• tty1p0, tty2p0, tty3p0 enz. in HP-UX
• tty01, tty02, tty03 enz. op Digital Unix
• ser1, ser2, ser3 enz. in QNX

Voor programmatische toegang tot de COM-poort moet u het bijbehorende bestand openen om te lezen / schrijven en de speciale functies tcgetattr (om de huidige instellingen te achterhalen) en tcsetattr (om nieuwe instellingen in te stellen) aanroepen. Mogelijk moet u ook ioctl-aanroepen doen met specifieke parameters. Daarna worden bij het schrijven naar een bestand gegevens via de poort verzonden en bij het lezen ontvangt het programma reeds ontvangen gegevens van de COM-poortbuffer.

Apparaten met de naam "ttyxx" worden gebruikt als serverapparaten, dat wil zeggen dat de applicatie die dit apparaat heeft geopend, gewoonlijk wacht op een inkomende oproep van de modem. De klassieke dergelijke applicatie die standaard wordt gebruikt, is getty, die wacht op een inkomende oproep, vervolgens de COM-poort configureert in overeenstemming met de configuratiebestanden, daar "login:" uitvoert, een gebruikersnaam neemt en het commando "loginUserName" uitvoert als een afstammeling, met standaard invoer en uitvoer omgeleid naar de COM-poort. Dit commando vraagt ​​op zijn beurt om en controleert het wachtwoord, en indien succesvol, start het (niet als een kind, maar in plaats van zichzelf door execve aan te roepen in hetzelfde proces) de standaard gebruikersshell gespecificeerd in het / etc / passwd bestand.

Deze technologie ontstond historisch in de jaren zeventig, toen computers zoals PDP-11 (in de USSR werd de serie SM-computers genoemd) of VAX onder UNIX OS werden gebruikt, waardoor de aansluiting van veel terminals voor het werk van veel gebruikers mogelijk werd. Terminals - en dus de hele gebruikersinterface - waren verbonden via seriële poorten, met de mogelijkheid om een ​​modem aan te sluiten in plaats van een terminal en vervolgens telefonisch naar een computer te bellen. Tot nu toe is er een terminalstack in UNIX-achtige besturingssystemen, en er zijn meestal 3 terminalimplementaties - een seriële poort, een tekstmodusconsole + toetsenbord en een "loopback" naar een van de open besturingstoepassingsbestanden (deze is hoe telnetd, sshd en xterm worden geïmplementeerd).

Clientapparaten met seriële poorten om naar buiten te bellen, worden op veel (maar niet alle) UNIX-apparaten cuaxx genoemd.

Aangezien de seriële poort in UNIX alleen toegankelijk is via de terminal-stack, kan het de controlerende terminal zijn voor processen en groepen (stuur SIGHUP wanneer de verbinding van de modem wordt verbroken en SIGINT wanneer u op Ctrl-C drukt), op kernelniveau, ondersteuning het bewerken van de laatste regel die is ingevoerd met de pijltoetsen, enz. Om deze functie uit te schakelen en het apparaat in een "pijp" voor een stroom van bytes te veranderen, zijn ioctl-aanroepen vereist.

ramen

Seriële poorten worden in Win32 als bestanden behandeld. De functie CreateFile wordt gebruikt om de poort te openen. Er kunnen veel poorten zijn, dus ze worden aangeduid als COM1, COM2, enz. in de volgorde waarin de bijbehorende apparaatstuurprogramma's worden gevonden. De eerste 9 poorten zijn ook beschikbaar als named pipes voor datatransmissie (beschikbaar onder de namen "COM1", "COM2", ...), deze toegangsmethode wordt als verouderd beschouwd. Het wordt aanbevolen om alle poorten als bestanden te behandelen (met de namen "\\. \ COM1", "\\. \ COM2", ... "\\. \ COMx").