Физическая реализация интерфейса Centronics. Назначение линий интерфейса. Временная диаграмма передачи данных по интерфейсу. Пояснить по диаграмме процесс передачи данных.

Внешний, радиальный, параллельный интерфейс Centronics обеспечивает подключение печатающих и других устройств с параллельной передачей информации. В одном направлении (от ПК) одновременно передается 1 байт данных. Радиальное подключение осуществляется посредством кабеля.

Интерфейс Centronics был разработан специально для подключения печатающих устройств и лишь впоследствии принят в качестве стандарта для передачи внешней параллельной информации между устройствами. Поэтому назначение сигналов и линий интерфейса ориентировано именно на работу с печатающими устройствами.

Все сигналы интерфейса Centronics имеют стандартные ТТЛ - уровни. Максимальная длина соединительного кабеля по стандарту – 1,8 м. По назначению сигналы на контактах разъема интерфейса можно разделить на 4 группы:

- информационные сигналы;

- сигналы управления передачей данных;

- сигналы состояния периферийного устройства;

- заземление и питание.

Стандартом предусматривается, что информационные сигналы и сигналы управления передачей данных формирует и выдает системное устройство (источник), а сигналы состояния – периферийное устройство (приемник).

Рассмотрим назначение сигналов интерфейса Centronics.

Информационные сигналы:

D0-D7 – 8-разрядные данные.

Сигналы управления передачей данных:

#STROBE – сигнал стробирования данных. Сигнал #STROBE низкого уровня сообщает приемнику, что данные источником выставлены, и их можно принимать.

#INIT – сигнал инициализации (сброса) периферийного устройства. Низкий уровень сигнала служит для установки регистров приемника в начальное состояние.

# SLCT IN – выбор. Сигнал сообщает приемнику, что он выбран и для него последует передача данных.

#AUTO FD – сигнал автоматического перевода строки. По этому сигналу печатающее устройство перемещает бумагу для печати на следующей строке.

Сигналы состояния периферийного устройства:

BUSY – сигнал занятости периферийного устройства. Сигнал BUSY высокого уровня говорит о том, приемник не может принимать данные. Приемник может быть занят в следующих случаях:

а) во время ввода данных;

б) во время печати;

в) в состоянии «ошибки»;

г) в автономном режиме и др.

Подача низкого уровня сигнала BUSY означает, что приемник может принимать данные.

#ACK – сигнал подтверждения принятия данных. Высокий уровень сигнала #ACK говорит о том, что приемник готов к приему данных. переход сигнала в ноль сообщает, что приемник принял предыдущие данные, но не готов принять новые.

SLCT – сигнал готовности приемника. Высокий уровень сигнала говорит о том, что приемник выбран и готов к приему данных.

#ERROR – сигнал ошибки приемника. Логический ноль означает ошибку в приемнике и требует прекращения передачи.

PE – сигнал конца бумаги. По этому сигналу источник прекращает передачу данных и переходит в состояние ожидания.

Обычно используются те или иные сигналы, в зависимости от назначения приемника. Для того чтобы обеспечить функционирование интерфейса, достаточно использовать только 8 бит данных (D0-D7), сигнал стробирования данных #STROBE, сигнал подтверждения #ACK и сигнал занятости приемника BUSY, либо сигнал готовности приемника SLCT.

Временные диаграммы сигналов при передаче информации по внешнему интерфейсу Centronics приведены на рис. Интервалы Т1-Т7 определяются применяемыми в передатчике и приемнике типами микропроцессорных элементов. Приемник готов принять данные, когда (BUSY = 0) & (#ACK = 1). Только в этом случае передатчик, выставив данные D0-D7, выдает сигнал стробирования данных #STROBE.

. Временные диаграммы цикла передачи данных по интерфейсу 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 lnit# 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 Selectln* позволяет логически отключать принтер от интерфейса.

По назначению линии сигналы на контактах разъема интерфейса можно разделить на 4 группы:

1. информационные сигналы D0-D7 данные;

2. сигналы управления передачей данных;

3. сигналы состояния периферийного устройства;

4. заземление и питание.

Параллельный интерфейс Centronics ориентирован на передачу потока байт дан­ных к принтеру и прием сигналов состояния принтера. Этот интерфейс поддер­живается всеми LPT-портами компьютеров. 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.

Стандартом предусматривается, что информационные сигналы и сигналы управления передачей данных формирует и выдает системное устройство (источник), а сигналы состояния – периферийное устройство (приемник). Рассмотрим назначение сигналов интерфейса Centronics.

Таблица 8.3. Сигналы интерфейса Centronics

Максимальная длина соединительного кабеля по стандарту — 1,8 м. Максимальная скорость обмена — 100 Кбайт/с.

Формирование и прием сигналов интерфейса Centronics производится путем записи и чтения выделенных для него портов ввода/вывода. В компьютере может использоваться три порта Centronics, обозначаемых LPT1 (базовый адрес 378), LPT2 (базовый адрес 278) и LPT3 (базовый адрес 3BC).

При сопряжении с компьютером через параллельный порт LPT какого-нибудь другого устройства (не принтера) назначение сигналов и порядок обмена могут быть другими. При разработке нестандартных внешних устройств, сопрягаемых с компьютером через Centronics, можно самостоятельно выбирать как назначение сигналов, так и протокол обмена.

13. Назначение и организация интерфейса Centronics. Назначение контролера интерфейса (LPT-порта) и его регистров.

РИС. Структурная схема.

Основным назначением интерфейса Centronics (отечественный аналог — стандарт ИPNP-М) является подключение к компьютеру принтеров различных типов (из-за чего его называют принтерным портом). Поэтому распределение контактов разъема, назначение сигналов, программные средства управления интерфейсом ориентированы именно на такое применение. В то же время, с помощью данного интерфейса можно подключать к компьютеру и многие другие стандартные внешние устройства (например, сканеры, дисководы и т.д.), а также нестандартные внешние устройства.

В вычислительной технике контроллер внешнего параллельного интерфейса называется LPT-порт. LPT-порт имеет регистровую структуру. Процессор персонального компьютера может адресоваться к трем регистрам LPT-порта: регистр данных; регистр состояния; регистр управления.

В ПЭВМ адреса регистров для LPT-портов имеют стандартные значения.

Для порта LPT1 регистр данных имеет адрес 378h, регистр состояния – 379h, регистр управления – 37Ah.

Для порта LPT2 регистр данных имеет адрес 278h, регистр состояния – 279h, регистр управления – 27Ah.

Для порта LPT3 регистр данных имеет адрес 3BCh, регистр состояния – 3BDh, регистр управления – 3BEh.

Регистр выходных данных - тот адрес порта, через который проходит каждый байт данных, посылаемый в порт. Регистр состояния сообщает различную информацию о входных линиях; процессор может постоянно опрашивать его, чтобы распознать момент, когда все в порядке и можно посылать данные. Регистр состояния сообщает также, что произошла ошибка (линия ERROR). Регистр управления инициализирует адаптер и управляет выводом данных. Он может также подготавливать параллельный порт для операций прерывания, с тем, чтобы устройство посылало прерывание к процессору, когда оно готово к приему очередной порции данных, оставляя процессор свободным для других дел.

Обращение к регистрам порта LPT1 производится по следующим командам:

1. OUT (адрес регистра 378h) – запись кода символа в регистре данных для передачи;

2. IN (адрес регистра 378h) – чтение данных, выставленных на линии D7-D0 интерфейса;

3. IN (адрес регистра 379h) – чтение состояния ВУ;

4. OUT (адрес регистра 37Ah) – ввод команды управления в регистр управления;

5. IN (адрес регистра 37Ah) чтение информации, выставленных на линии управления интерфейса.

Формат регистра состояния ВУ LPT-порта

В7

В6

В5

В4

В3

В2

В1

В0

Бит В7 – инверсное отображение сигнала BUSY на линии интерфейса.

Бит В6 – отображение сигнала на линии ACK.

Бит В5 – отображение сигнала на линии PE.

Бит В4 - отображение сигнала на линии SELECT.

Бит В3 - отображение сигнала на линии ERROR#.

Биты В2-В0 не используются.

Формат регистра управления LPT-порта

Биты В7-В5 не используются.

Бит В4 – единичное значение разрешает прерывание по спаду сигнала на линии ACK# - сигнал запроса следующего байта.

Бит В3 – “1” формирует низкий активный уровень сигнала SELECT IN#.

Бит В2 – “0” формирует низкий активный уровень сигнала INIT#.

Бит В1 – “1” формирует низкий активный уровень сигнала AUTO FD#.

Бит В0 – “1” формирует низкий активный уровень сигнала STROBE#.

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.

14.Электрические параметры передаваемых по интерфейсу RS 232C сигналов. Формат асинхронной передачи информации по интерфейсу RS232C.

Стандарт RS-232C использует несимметричные передатчики и приемники - сигнал передается относительно общего провода - схемной земли. Интерфейс RS-232C основан на биполярной логике. Использование как положительных, так и отрицательных напряжений улучшает помехоустойчивость системы. Все уровни напряжений в этом интерфейсе измеряются относительно общего провода, называемого "землей" сигналов (signal ground). Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице соответствует уровень напряжения на входе приемника в диапазоне -12...-3 В (состояние ON – для линий управляющих сигналов, для линий последовательных данных MARK). Логическому нулю - в диапазоне +3...+12 В (OFF, SPASE). Между уровнями -3...+3 В имеется зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения соответствующего порога. Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах -12...-5 В и +5...+12 В для представления единицы и нуля соответственно. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов.

Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.

Рис. Прием сигналов RS-232C

Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием (не питающихся от интерфейса, например, мышь) должно производиться при отключении питания. В противном случае разность не выровненных потенциалов устройств в момент коммутации (присоединения или отсоединения разъема) может оказаться приложенной к выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.

Физическая реализация кабеля должна иметь контроллер (в компьютере COM-порт), где каждый проводник имеет строгое назначение. Есть несколько реализаций RS232C:

§ 25-ти контактный DB25p;

§ 9-ти контактный DB9p; Оба подключаются в модем и в вилку;

Приемник

Передатчик

TxD TxD передаваемые данные (OUT);

Y1 Y2

RxD RxD принимаемые данные(IN);

Назначение сигналов следующее:

RTS — (OUT) сигнал запроса в приемник на прием данных. Активен во все время передачи.

CTS — (IN)сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника выдавать данные.

DTR — готовность передатчика выдавать данные приемнику.

DSR (IN) — готовность данных. Используется для задания режима модема.

DCD(IN) — сигнал обнаружения несущей данных. Детектор принимаемого линии сигнала.

RI — индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова

FG - защитное заземление (экран).

SG - сигнальное заземление, нулевой провод.

Y2

com

com

Y1

RS232C

Асинхронный режим

Рис. Формат асинхронной передачи RS-232C

Асинхронный режим передачи является байт-ориентированным (символьно-ориентированным): минимальная пересылаемая единица информации — один байт (один символ). Формат посылки байта иллюстрирует рис.

Передача каждого байта начинается со старт-бита, сигнализирующего приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит четности (Parity). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посылками. Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение («0»), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена, измеряемой в количестве передаваемых бит в секунду. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-делитель опорной частоты, обнуляемый в момент приема начала старт-бита.

Старт бит

Биты данных

Бит контроля

Стоп биты

При отсутствии данных в линии передачи будет находится «1». Появление «0» информирует о начале передачи слова. Передачу можно организовывать с контролем и без.

Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возможные ошибки передачи:

· Если принят перепад, сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы, старт-бит считается ложным и приемник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке формата приемник может и не сообщать.

· Если во время, отведенное под стоп-бит(ы), обнаружен уровень логической единицы, фиксируется ошибка стоп-бита (тоже ошибка формата).

· Если применяется контроль четности (паритета), то после посылки бит данных (перед стоп-битом) передается контрольный бит. Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита при включенном контроле паритета приводит к фиксации ошибки принятых данных.

15.Контроллер последовательного интерфейса RS232C (COM-порт). Регистры контроллера, программирование контроллера.

В ВТ используются периферийные устройства, передающие или принимающие информацию в последовательном коде. Для организации и обеспечения такой передачи широко используется внешний последовательный интерфейс RS-232C.Одним из преимуществ использованияинтерфейса RS-232Cявляется возможность передачи данных между устройствами, удаленными на большие расстояния.

Интерфейс RS-232C применяется для синхронной и асинхронной передачи данных в дуплексном режиме. Контроллером интерфейса в ПК является коммуникационный порт (COM-порт). Этот порт обеспечивает только асинхронный обмен по интерфейсу RS-232C. Обычно в состав ПК входят два последовательных порта СОМ1 и СОМ2, реже встречаются ПК с 4-я COM-портами. Они занимают в адресном пространстве ввода-вывода ПК по 8 адресов каждый для адресации регистров порта по стандартным базовым адресам: COM1-3F8h (INT Ch), COM2-2f8h (INT Bh), COM3-3E8h (INT 73h), COM4-2E8h (INT 72h).

В COM-портах основной микросхемой является специализированная БИС UART (обычно i8250 или 16550A). Микросхемы UART с программной точки зрения представляют собой набор регистров, доступ к которым определяется адресом (смещением адреса регистра относительно базового адреса порта) и значением бита 7 регистра LCR (регистра управления линией).