Параллельные интерфейсы — Centronics, IEEE 1284, ИРПР
Параллельный интерфейс Centronics ориентирован на передачу потока байт данных к принтеру и прием сигналов состояния принтера. Этот интерфейс поддерживается всеми LPT-портами компьютеров. Его отечественным аналогом является интерфейс ИРПР-М . Понятие «Centronics» относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему на принтерах. Назначение сигналов интерфейса приведено в табл. 8.3, а временные диаграммы обмена с принтером показаны на рис. 8.5.
Таблица 8.3 . Сигналы интерфейса Centronics
| Сигнал | I/O¹ | Контакт | Назначение |
| Strobe# | I | Строб данных. Данные фиксируются по низкому уровню сигнала | |
| Data [0:7] | I | 2-9 | Линии данных. Data 0 (контакт 2) — младший бит |
| Ack# | O | Acknowledge — импульс подтверждения приема байта (запрос на прием следующего). Может использоваться для формирования запроса прерывания | |
| Busy | O | Занято. Прием данных возможен только при низком уровне сигнала | |
| PaperEnd | O | Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги | |
| Select | O | Сигнализирует о включении принтера (обычно в принтере соединяется резистором с цепью + 5 В) | |
| Auto LF# | 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# | O | Ошибка: конец бумаги, состояние OFF-Line или внутренняя ошибка принтера | |
| Init# | I | Инициализация: сброс в режим параметров умолчания, возврат к началу строки и страницы | |
| Select In# | I | Выбор принтера (низким уровнем). При высоком уровне принтер не воспринимает остальные сигналы интерфейса | |
| GND | - | 19-30, 33 | Общий провод интерфейса |
¹ I/O задает направление (вход или выход) применительно к принтеру.
Рис. 8.5 . Передача данных по протоколу Centronics
Передача данных начинается с проверки готовности принтера — состояния линии Busy. Строб данных может быть коротким — доли микросекунды, и порт заканчивает его формирование, не обращая внимания на сигнал Busy. Во время строба данные должны быть действительными. Подтверждением приема байта (символа) является сигнал Ack#, который вырабатывается после приема строба через неопределенное время (за это время принтер может выполнять какую-либо длительную операцию, например прогон бумаги). Импульс Ack# является запросом принтера на прием следующего байта, его задействуют для формирования сигнала прерывания от порта принтера. Если прерывания не используются, то сигнал Ack# игнорируется и весь обмен управляется парой сигналов Strobe# и Busy. Свое состояние принтер может сообщить порту по линиям Select, Error#, PaperEnd — по ним можно определить, включен ли принтер, исправен ли он и есть ли бумага. Формированием импульса на линии Init# принтер можно проинициализировать (при этом он очистит и весь свой буфер данных). Режимом автоматического перевода строки, как правило, не пользуются, и сигнал AutoLF# имеет высокий уровень. Сигнал SelectIn# позволяет логически отключать принтер от интерфейса.
Через параллельный порт (LPT) протокол Centronics может быть реализован чисто программно, используя стандартный режим порта (SPP ), достигая скорости передачи до 150 Кбайт/с при полной загрузке процессора. Благодаря «продвинутым» режимам порта протокол может быть реализован и аппаратно (Fast Centronics ), при этом скорость до 2 Мбайт/с достигается при меньшей загрузке процессора.
Большинство современных принтеров с параллельным интерфейсом поддерживают и стандарт IEEE 1284, в котором оптимальным режимом передачи является ECP (см. п. 1.3.4).
Для подключения принтера требуется кабель Centronics, пригодный для любых режимов параллельного интерфейса. Простейший вариант кабеля — 18-проводный с неперевитыми проводами — может использоваться для работы в режиме SPP . При длине более 2 м желательно, чтобы хотя бы линии Strobe# и Busy были перевиты с отдельными общими проводами. Для скоростных режимов (Fast Centronics, ECP) такой кабель может оказаться непригодным — возможны нерегулярные ошибки передачи, возникающие лишь при определенных последовательностях передаваемых кодов. Встречаются кабели Centronics, у которых отсутствует связь контакта 17 разъема PC с контактом 36 разъема принтера. При попытке подключения таким кабелем принтера, работающего в стандарте 1284, появится сообщение о необходимости применения «двунаправленного кабеля». Принтер не может сообщить системе о поддержке расширенных режимов, на что рассчитывает драйвер принтера. Другое проявление отсутствующей связи — «зависание» принтера по окончании печати задания из Windows. Эту связь можно организовать подпайкой дополнительного провода или же просто заменить кабель.
Неплохие электрические свойства имеют ленточные кабели, у которых сигнальные цепи (управляющих сигналов) чередуются с общими проводами. Но их применение в качестве внешнего интерфейса непрактично (нет второго защитного слоя изоляции, высокая уязвимость) и неэстетично (круглые кабели смотрятся лучше).
Идеальным вариантом являются кабели, в которых все сигнальные линии перевиты с общими проводами и заключены в общий экран — то, что требует IEEE 1248. Такие кабели гарантированно работают на скоростях до 2 Мбайт/с при длине до 10 м.
В табл. 8.4 приводится распайка кабеля подключения принтера с разъемом X1 типа А (DB25-P) со стороны PC и X2 типа В (Centronics -36) или типа С (миниатюрный) со стороны принтера. Использование общих проводов (GND) зависит от качества кабеля (см. выше). В простейшем случае (18-проводный кабель) все сигналы GND объединяются в один провод. Качественные кабели требуют отдельного обратного провода для каждой сигнальной линии, однако в разъемах типа А и В для этого недостаточно контактов (в табл. 8.4 в скобках указаны номера контактов разъема PC типа А, которым соответствуют обратные провода). В разъеме типа С обратный провод (GND) имеется для каждой сигнальной цепи; сигнальным контактам 1-17 этого разъема соответствуют контакты GND 19–35.
Таблица 8.4 . Кабель подключения принтера
| X1, разъем PC типа А | Сигнал | X2, разъем PRN типа В | X2, разъем PRN типа С |
| Strobe# | |||
| Data0 | |||
| Data1 | |||
| Data2 | |||
| Data3 | |||
| Data4 | |||
| Data5 | |||
| Data6 | |||
| Data7 | |||
| Ack# | |||
| Busy | |||
| PaperEnd | |||
| Select | |||
| Auto LF# | |||
| Error# | |||
| Init# | |||
| Select In# | |||
| GND(1) | |||
| GND(2 3) | 20 21 | 24 25 | |
| GND(4 5) | 22 23 | 26 27 | |
| GND(6 7) | 24 25 | 28 29 | |
| GND(8 9) | 26 27 | 30 31 | |
| GND(11 15) | 19 22 | ||
| GND(10 12 13) | 20 21 23 | ||
| GND(14 16 17) | 32 34 35 |
Ряд отечественных (и стран бывшего СЭВ) принтеров имеет интерфейс ИРПР (IFSP в документации на принтеры ROBOTRON). Он является близким родственником интерфейса Centronics, а отличия перечислены ниже.
♦ Линии данных инвертированы.
♦ Протокол квитирования несколько иной.
♦ Ко всем входным линиям (на принтере) подключены пары согласующих резисторов: 220 Ом к питанию +5 В и 330 Ом к общему проводу. Это позволяет использовать длинные кабели, но перегружает большинство интерфейсных адаптеров PC.
♦ Сигналы ошибки и конца бумаги отсутствуют.
Интерфейс ИРПР может быть программно реализован через обычный LPT-порт, но для устранения перегрузки выходных линий согласующие резисторы из принтера желательно удалить. Порт, перегруженный по выходу, может преподносить всякого рода сюрпризы (естественно, неприятные и трудно диагностируемые).
Последовательные интерфейсы
Из последовательных интерфейсов в принтерах чаще всего используется RS-232C для подключения к СОМ-порту. Встречаются принтеры с последовательными интерфейсами «токовая петля» или RS-422, которые подключаются к СОМ-порту через специальные переходники. Принтеры работают всегда по асинхронному протоколу передачи и, как правило, позволяют настраивать конфигурацию последовательного интерфейса. Задается частота передачи, формат посылки (число информационных, старт- и стоп-битов, контроль паритета) и протокол управления потоком: программный XON/XOFF или аппаратный RTS/CTS. Подключение принтеров и плоттеров к СОМ-порту требует применения кабеля, соответствующего выбранному протоколу, схемы кабелей приведены на рис. 8.6 и 8.7. Аппаратный протокол предпочтительнее — стандартный драйвер СОМ-порта пользуется именно им. Естественно, параметры интерфейса принтера должны соответствовать параметрам, заданным для задействованного СОМ-порта. Порт конфигурируется, например, DOS-командой MODE. Заметим, что при печати средствами DOS (командами COPY или PRINT) прерывания от порта не используются.
Рис. 8.6 . Кабель подключения принтера с протоколом RTS-CTS
Рис. 8.7 . Кабель подключения принтера по протоколу XON/XOFF
Если принтер имеет интерфейс «токовая петля», то для него потребуется преобразователь сигналов, простейшая схема которого приведена на рис. 8.8. Здесь принтер подключается по токовой петле к СОМ-порту с аппаратным управлением потоком. Для получения двуполярного сигнала, требуемого для входных сигналов СОМ-порта, применяется питание от интерфейса.
Рис. 8.8 . Подключение принтера с интерфейсом «токовая петля 20 мА» к СОМ-порту