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

21 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

33644. Защита на канальном уровне 549.5 KB
  Технология создания защищенного виртуального канала по протоколу PPTP предусматривает как аутентификацию удаленного пользователя так и зашифрованную передачу данных. Программное обеспечение удаленного доступа реализующее PPTP может использовать любой стандарт криптографического закрытия передаваемых данных. Например сервер удаленного доступа Windows использует стандарт RC4 и в зависимости от версии 40 или 128разрядные сеансовые ключи которые генерируются на основе пароля пользователя. В протоколе PPTP определено три схемы его...
33645. ПРОТОКОЛЫ РАЗРЕШЕНИЯ АДРЕСОВ ARP 35.5 KB
  ПРОТОКОЛЫ РАЗРЕШЕНИЯ АДРЕСОВ RP. Для доставки дейтаграммы в локальной сети нужно определить физический адрес узла назначения. Именно для этого существует процедура автоматического определения физических адресов. Протокол разрешения адресов ddress Resolution Protocol RP обеспечивает метод динамической трансляции между IPадресом и соответствующим физическим адресом на основе широковещательных рассылок.
33646. Атаки на протокол ARP 38 KB
  Атаки на протокол RP Протокол разрешения адресов – RP. Функционально протокол RP состоит из двух частей. Одна часть протокола определяет физические адреса другая отвечает на запросы при определении физических адресов. Протокол RP работает различным образом в зависимости от того какой протокол канального уровня работает в данной сети протокол локальной сети Ethernet Token Ring FDDI с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети или же протокол глобальной сети Х.
33647. ПРОТОКОЛ ICMP. ФОРМАТЫ СООБЩЕНИЙ ICMP 35 KB
  Если маршрутизатор обнаруживает ошибку он уничтожает дейтаграмму но одновременно с помощью ICMP отсылает сообщение об ошибке отправителю для принятия мер по ее устранению. 8бит – тип сообщение 8 бит – поле кода конкретизирует назначение сообщения 16 бит – контрольная сумма. Сообщение Получатель недостижим посылается маршрутизатором если он не может доставить IPдейтаграмму по назначению. В это сообщение включается IPзаголовок отвергнутой IPдейтаграммы и ее первые 64 бита.
33648. Атаки сетевого уровня на протокол IP и его защита 119 KB
  В качестве примера можно привести известную утилиту Nmp некоторые режимы которой позволяют задать поддельные адреса отправителя пакетов. Посылка специфических пакетов где определённым образом заполнены поля заголовка отвечающие за фрагментацию может приводить к зависанию или понижению производительности узла. Исправление этих ошибок – это установка пакетов обновления программного обеспечения. Большое число одинаковых фрагментированных пакетов вызывают замораживание машины на время атаки.
33649. Атаки на протокол ICMP и его защита 27.5 KB
  Атаки на протокол ICMP и его защита Поскольку протокол ICMP служит для передачи различных управляющих служебных сообщений поэтому всегда был популярной мишенью для атаки. Атака Sping Jolt Атака состоит в посылке нескольких дефрагментированных пакетов ICMP IСМР_ЕСНО больших размеров по частям. Для устранения уязвимости необходимо применить патч icmpfix который зависит от версии Windows NT и установленного пакета обновления. Атака ICMP Request Атака заключается в посылке пакета ICMP Subnet Msk ddress Request по адресу сетевого интерфейса...
33650. Протокол IPSec 43.5 KB
  Протокол IPSec Шифрование данных на сетевом уровне представлено группой протоколов IPSec основанных на современных технологиях электронной цифровой подписи и шифрования данных. Протокол IPSec включает в себя: протокол аутентификации uthentiction Heder АН который привязывает данные в составе пакета к своеобразной подписи позволяющей удостовериться как в подлинности отправителя так и в целостности принятых от него данных; протокол Encpsulted Security Pylod ESP отвечающий за шифрование содержимого отдельных пакетов и даже...
33651. Протокол ESP 42 KB
  Протокол IKE Протокол IKE обеспечивает распределение ключей и согласование протоколов между участниками обмена. Протокол IKE решает три задачи: согласование алгоритмов шифрования и характеристик ключей которые будут использоваться в защищенном сеансе; непосредственный обмен ключами в том числе возможность их частой смены; контроль выполнения всех достигнутых соглашений. Протокол IKE функционирует в два этапа: Установление защищенного соединения для процедуры обмена IKE S. Два из них основной и агрессивный относятся к первому...
33652. Режимы работы IPSec 30 KB
  Каждое из них определяет различные параметры IPSecсоединения такие как алгоритмы шифрования и аутентификации которые будут использованы при обмене информацией между системами сеансовые ключи шифрования и т. Алгоритмы шифрования IPSec это набор протоколов в которых используются алгоритмы аутентификации и шифрования. На сегодня определены два алгоритма аутентификации и семь алгоритмов шифрования. Алгоритм шифрования DES Dt Encryption Stndrd с явно заданным вектором инициализации Initiliztion Vector IV применяют в протоколе ESP по...