42442

Параллельные интерфейсы: CENTRONICS

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Параллельные интерфейсы как правило используют логические уровни ТТЛ транзисторнотранзисторной логики что ограничивает длину кабеля изза невысокой помехозащищенности ТТЛинтерфейса. Для подключения принтера по интерфейсу Centronics в PC был введен порт параллельного интерфейса так возникло название LPTпорт Line PrinTer построчный принтер.При высоком уровне принтер не воспринимает остальные сигналы интерфейса GND Общий провод интерфейса Традиционный порт SPP Stndrd Prllel Port является однонаправленным портом через...

Русский

2013-10-29

69 KB

22 чел.

Лабораторная работа № 2

      1 Цель работы: ознакомление с устройством параллельного интерфейса CENTRONICS,  изучение физики его работы, разработка принципиальной схемы выполняющей функции интерфейса CENTRONICS и моделирование ее работы с помощью программы Electronics Workbench фирмы Interactive Image Technologies Ltd.

2 Предварительные сведения

Параллельные интерфейсы: CENTRONICS

Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит в слове используются отдельные сигнальные линии, и биты передаются одновременно. Параллельные интерфейсы, как правило, используют логические уровни ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики), что ограничивает длину кабеля из-за невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса. Гальваническая развязка отсутствует.

Для подключения принтера по интерфейсу Centronics в PC  был введен порт параллельного интерфейса - так возникло   название LPT-порт (Line PrinTer - построчный принтер). Хотя сейчас через этот порт подключаются не только построчные принтеры, название "LPT" осталось.

Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему на принтерах. Назначение сигналов приведено в табл., а временные диаграммы обмена с принтером - на рис. 1.

Сигнал

I/O*

Назначение

Strobe#

I

Строб данных. Данные фиксируются по низкому уровню сигнала

Data [0:7]

I

Линии данных. Data 0 - младший бит

Ack#

0

Acknowledge - импульс подтверждения приема байта (запрос на  прием следующего). Может использоваться для формирования запроса прерывания

Busy

0

Занято. Прием данных возможен только при низком уровне сигнала

PaperEnd #

О

Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги

Select #

О

Сигнализирует о включении принтера (обычно в принтере соединяется резистором с цепью +5 В)

AutoLF#

I

Автоматический перевод строки. При низком уровне принтер, получив символ CR (Carriage Return - возврат каретки), автоматически выполняет и функцию LF (Line Feed - перевод строки)

Error#

О

Ошибка: конец бумаги, состояние OFF-Line или внутренняя ошибка принтера

Init#

I

Инициализация (сброс в режим параметров умолчания, возврат к началу строки)

Select#

Выбор принтера (низким уровнем).При высоком уровне принтер не воспринимает остальные сигналы интерфейса

GND

-

Общий провод интерфейса

 

Традиционный порт SPP (Standard Parallel Port) является  однонаправленным портом, через который программно реализуется протокол обмена  Centronics. Порт вырабатывает аппаратное прерывание по импульсу на входе Ack#. Сигналы порта выводятся на разъем DB-25S (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной  плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом.

Рис. 1. Передача данных по протоколу Centronics

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса аппаратного прерывания, обычно IRQ7 или IRQ5.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 принтером по интерфейсу Centronics. Этим сервисом

BIOS осуществляет вывод символа (по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициализацию интерфейса и принтера, а также  опрос состояния принтера.

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. Данные, записанные в этот порт, выводятся на выходные линии интерфейса.

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

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

Процедура вывода байта по интерфейсу Centronics  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). Этот шаг зацикливается до получения готовности или до срабатывания программного тайм-аута (минимум 1 цикл IORD#).

- По получении готовности выводом в регистр управления устанавливается строб данных, а следующим выводом строб  снимается (2 цикла IOWR#).

Видно, что для вывода одного байта требуется 4-5 операций  ввода/вывода с регистрами порта (в лучшем случае, когда  готовность обнаружена по первому чтению регистра состояния). Отсюда вытекает главный недостаток вывода через  стандартный порт - невысокая скорость обмена при значительной загрузке процессора. Порт  может обеспечить скорость не более  100-150 Кбайт/с при полной загрузке процессора, что  недостаточно, например, для печати на лазерном принтере.

Стандартный порт асимметричен - при наличии 12 линий, нормально работающих на вывод, на ввод работают  только 5 линий состояния. Если необходима симметричная  двунаправленная связь, на всех стандартных портах работоспособен режим полубайтного обмена - Nibble Mode. В этом режиме одновременно передаются 4 бита данных, пятая линия используется для квитирования. Таким образом, каждый байт передается за два цикла, а каждый цикл требует по крайней  мере 5 операций ввода/вывода.

Стандарт на параллельный интерфейс IEEE 1284, принятый  в 1994 году, определяет 5 режимов обмена данными, метод согласования режима, физический и электрический интерфейсы. Согласно IEEE 1284, возможны следующие режимы обмена данными через параллельный порт:

-  Режим совместимости (Compatibility Mode) - однонаправленный (вывод) по протоколу Centronics. Этот режим соответствует стандартному порту SPP.

-  Полубайтный режим (Nibble Mode) - ввод байта в два цикла (по 4 бита), используя для приема линии состояния. Этот режим обмена может использоваться на любых адаптерах.

-  Байтный режим (Byte Mode) - ввод байта целиком, используя для приема линии данных. Этот режим работает  только на портах, допускающих чтение выходных данных (Bi-Directional или PS/2 Type 1). 

-  Режим ЕРР (Enhanced Parallel Port) (EPP Mode) - двунаправленный обмен данными. Управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно во время цикла обращения к порту. Эффективен при работе с устройствами внешней памяти. Главной отличительной чертой ЕРР является выполнение внешней передачи во время одного процессорного цикла ввода/вывода. Это позволяет достигать высоких скоростей обмена (0,5...2 Мбайт/с).

- Режим ЕСР (Extended Capability Port) (ECP Mode) - двунаправленный обмен данными с возможностью аппаратного сжатия данных и использования FIFO-буферов и DMA. Управляющие сигналы интерфейса генерируются аппаратно. Эффективен для принтеров и сканеров.

В компьютерах с LPT-портом на системной плате режим SPP, ЕРР, ЕСР или их комбинация - задается в BIOS Setup

ПУ в стандарте IEEE 1284 обычно не требуют от контроллера реализации всех режимов, предусмотренных стандартом. Для определения режимов и методов управления конкретным устройством стандарт предусматривает последовательность согласования (negotiation sequence). Последовательность построена так, что старые устройства, не рассчитанные на применение IEEE 1284, на нее не ответят, и контроллер останется в стандартном режиме. Периферия IEEE 1284 может  сообщить о своих возможностях, и контроллер установит режим, удовлетворяющий и хост, и ПУ.

3 Экспериментальная часть

3.1  Выяснить физику работы интерфейса CENTRONICS.

3.2 Разработать принципиальную схему выполняющую функции интерфейса CENTRONICS, на основе линейки триггеров ТТЛ логики, управление  с помощью генератора, в качестве шинного формирователя использовать К561 ЛН2. Передача данных должна быть организована по протоколу Centronics (см. рис. 1). Входное слово восьмиразрядное (задается с помощью переключателей).

 С помощью программы Electronics Workbench смоделировать работу разработанной схемы.

3.3   Полученные результаты оформить в виде отчета.

4 Содержание отчета

4.1   Краткое описание исследуемого интерфейса.

4.2   Принципиальная схема, выполняющая функции интерфейса CENTRONICS, смоделированная с помощью Electronics Workbench.

4.3   Выводы.

5  Контрольные вопросы

5.1   Области применения интерфейса CENTRONICS.

5.2   Физика работы CENTRONICS.

5.3   Режимы обмена данными через параллельный порт .

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78880. Проблема генезиса науки и способы классификации основных этапов ее эволюции 29.5 KB
  Проблема генезиса науки и способы классификации основных этапов ее эволюции В античности и средние века в основном имело место философское познание мира. В античный и средневековый периоды существовали лишь элементы предпосылки науки но не сама наука в собственном смысле слова которая возникает только в Новое время. Онито и образуют первоначальное целое единой науки как таковой науки вообще в отличие от философии. В понимании генезиса возникновения науки в истории и философии науки сложились два противоположных подхода.
78881. Донаучное знание и его особенности 27.5 KB
  Донаучное знание и его особенности Вненаучное знание не является чьейто выдумкой или фикцией. Вненаучное знание разрозненное несистематическое знание которое находится в противоречии с существующей картиной мира. Одна из форм вненаучного знания это донаучное знание. Донаучное знание выступающее прототипом предпосылочной базой научного.
78882. Рождение античной науки 55.5 KB
  Так в древнеегипетской цивилизации носителями знаний были жрецы в зависимости от уровня посвящения обладавшие той или иной суммой знаний. Знания существовали в религиозномистической форме и только жрецы могли читать священные книги и как носители практических знаний имели власть над людьми. Предпосылкой возникновения научных знаний многие исследователи истории науки считают миф. Особенности греческого мышления которое было рациональным теоретическим что в данном случае равносильно созерцательному наложили отпечаток на формирование...
78883. Наука в условиях европейского Средневековья 28.5 KB
  Большое значение для развития науки имело открытие университетов. Другой предпосылкой будущего расцвета науки послужило развитие техники. Наступала новая эпоха в развитии цивилизации и науки. Однако в сфере науки не было совершено прорыва.
78884. Становление науки классического типа 30.5 KB
  Фарадей обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, ввел понятия электрического и магнитного полей, выдвинул идею о существовании электромагнитного поля. Максвелл создал электродинамику и статистическую физику, построил теорию электромагнитного поля, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею об электромагнитной природе света.
78885. Проблема методов познания в философии Нового времени 29.5 KB
  Проблема методов познания в философии Нового времени Наука находится в центре внимания главных философских направлений XVII XVIII вв. Основные области философии этого времени онтология и гносеология. ontos сущее и logos слово понятие учение учение о бытии как таковом знании об истинно существующем раздел философии изучающий фундаментальные принципы бытия наиболее общие сущности и категории сущего Гносеология позже стал употребляться термин эпистемология в переводе с греческого теория познания раздел философии в...
78886. Особенности неклассической науки 31 KB
  Особенности неклассической науки Опора науки Нового времени на эксперимент развитие механики заложили фундамент для установления связи науки с производством. В результате разрешения кризиса произошла новая научная революция начавшаяся в физике и охватившая все основные отрасли науки Она связана прежде всего с именами МЛланка 1858 1947 и А. Механическая картина мира классической науки была рассчитана на относительно малые скорости которые абсолютно не укладывались во внутреннюю логику новых...
78887. Наука и философия. Концепции взаимоотношений философии и науки 29.5 KB
  Наука и философия Нау́ка особый вид человеческой познавательной деятельности направленный на получениеуточнение и производство объективных системноорганизованных и обоснованных знаний о природе обществе и мышлении. Философия обычно описывается как теория или наука одна из форм мировоззрения одна из форм человеческой деятельности особый способ познания. Отличия философии от науки: 1 философия целостное знание наука отдельные дисциплины; 2 философия ценностное знание в науке главное истина. Яковлевой...
78888. Структура теоретического знания 32 KB
  Теоретический уровень научного познания как и эмпирический имеет ряд подуровней среди которых можно выделить следующие по степени общности: а аксиомы теоретические законы; б частные теоретические законы описывающие структуру свойства и поведение идеализированных объектов; в частные единичные высказывания утверждающие нечто о конкретных во времени и пространстве состояниях свойствах и отношениях некоторых идеализированных объектов Абстрагирование и идеализация начало теоретического познания. Научные законы регулярные...