Стандартные интерфейсы IBM PC

Содержание главы:

Параллельный интерфейс Centronics.
Параллельные интерфейсы отличаются высокой скоростью обмена, но коротким кабелем и низкой помехозащищенностью. Через параллельный интерфейс, имеющий 25-штырько-вый разъем, к компьютеру обычно подсоединен принтер. Этот стандарт называется Centronics, а его отечественный аналог - ИРПР-М. Ниже приведено распределение сигналов по контактам в IBM-комьютере.

Контакт
Сигнал
Направление сигнала

1

strob

Строб

ист -> пр

2

date 1

Данные

ист -> пр

...

……

Данные

ист -> пр

...

……

Данные

ист -> пр

9

date8

Данные

ист -> пр

10

acknlg

Подтверждение

пр -> ист

11

busy

Занят

пр -> ист

12

pe

конец бумаги

пр -> ист

13

select out

готовность приемника

пр -> ист

14

auto feed

авт. перевод бумаги

ист-> пр

15

error

Ошибка

пр -> ист

16

init

Сброс

ист ->пр

17

select in

Выбор

ист ->пр

19-25

ground

Земля

 


Здесь подчеркнутыми показаны инвертированные сигналы (напр. error), т.е. сигнал активен, когда на линии низкое напряжение (логический "ноль"). Уровни напряжения сигнала соответствуют стандарту ТТЛ-схем: логическая "1" = 2.4-5.25 В, логический "0" = 0-0.5 В. Процесс установления связи двух устройств в стандарте Centronics происходит примерно так. Компьютер (источник) проверяет нет ли сигнала busy на контакте 11, выставляет данные на контактах 2-9 и подает сигнал strob на контакт 1. Принтер (приемник) по появлению сигнала строб выставляет сигнал busy. После обработки информации он снимает busy и подтверждает прием данных сигналом acknlg.

Эпюры напряжений при работе интерфейса Centronics.

Остальные сигналы менее значимы и могут не использоваться. В случае конца бумаги (pe) или ошибки (error) принтер все равно поднимет сигнал на линии busy.
Инициализация принтера может быть произведена не только управляющим сигналом init, но и программно.
За один раз передается сразу 8-битный информации (байт), что позволяет передать один из 255 символов таблицы ASCII, которая обычно "прошита" в ПЗУ принтера.
При автоматизации физического эксперимента параллельный интерфейс может использоваться для ввода/вывода цифровой информации по 12 линиям от компьютера (данные - 8 бит + управление - 4 бита) и по 4 линиям к компьютеру (состояние 4 бита). Каждая выходная линия, при соответствующем согласовании, может быть использована для управления состоянием аппаратуры типа "включено-выключено": запуск генератора, опускание пера, открытие шторки и т.д.
Простейший цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), показанный на рис.1, может использоваться для вывода аналоговой информации, например на самописец, осциллограф, динамик и др. Входные линии параллельного порта можно использовать для ввода состояния клавиш, наличия высокого/низкого уровня сигнала и т.д. в ваших приборах. Например, можно программно легко реализовать простейший счетчик импульсов или частотомер. Если использовать генератор, у которого частота импульсов зависит от емкости (или сопротивления), то можно на его базе изготовить R или C измеритель.

Рис. 1 Простейший ЦАП на основе регистра (параллельного порта).

Обратите внимание на тот факт, что некоторые линии управления и состояние - инвертированы. Для программирования данного интерфейса служат три регистра по 8 бит каждый с шестнадцатеричным адресами (в адресном пространстве внешних устройств) для первого параллельного интерфейса: 378h - данные, 379h - состояние, 37Ah - управление. Т.е. параллельный порт занимает в адресном пространстве три байта. Ниже приведено назначение битов регистров.
Состояние (379) Управление (37A)
7 Busy (1- занят) 7-5 не используется
6 Acknlg (0- подтверждение приема) 4 Irq (0-прерывание запрещено)
5 Pe (1- нет бумаги) 3 slct in (0-отмена выбора)
4 Slct out (1- выбран) 2 Init (0- инициализация)
3 Error (0- ошибка) 1 auto feed (автоперевод строки)
2-0 не используется 0 strob (1- вывод байта)

В системе MS-DOS устройствам параллельных портов ввода-вывода присваивается логические имена LPT1 (PRN), LPT2 и т.д. Работу с ними обеспечивает прерывание BIOS (basic input/output system) int 17h, которое имеет 3 функции:0 - символ вывода на печать, 1 - инициализация порта, 2- получение слова состояния. При этом номер функции заносится в регистр процессора AH, код передаваемого символа в AL, а номер порта (0-2) в DX. После вызова прерывания int 17 в AX окажется слово состояния. В Турбо Паскале в библиотеке DOS есть тип Registers и процедура Intr(n,registers), которые могут использоваться для работы с параллельным портом например так:

function StatPrint: byte; {возвращает слово состояние}
var Reg: Registers;beginReg.Ah:=2; Reg.Dx:=0; Intr(17, Reg);end;

Содержание.

Последовательный интерфейс RS232B.

Последовательные интерфейсы отличаются низкой скоростью обмена, но длинным кабелем и более высокой помехозащищенностью. Через последовательный интерфейс, имеющий 25- или 9-штырьковый разъем, к компьютеру обычно подсоединяют манипулятор мышь, внешний модем, иногда принтер. Этот стандарт называется RS232, а его отечественный аналог: Стык С2. Ниже приведено распределение сигналов по контактам в IBM-комьютере.Уровни напряжений сигналов выше, чем в стандарте Centronics: логическая "1" (MARK) и логический "0" (SPACE) составляет: -12..-3В и +3..+12В соответственно.
25 шт.
9 шт.
Сигнал
Сигнал
Направление
7
5
PG
защитная земля
-
2
3
TxD
передаваемые данные
Выход
3
2
RxD
принимаемые данные
Вход
4
7
RTS
запрос на передачу
Выход
5
8
CTS
готовность к передаче
Вход
6
6
DSR
готовность компьютера
Вход
7
5
SG
сигнальная земля
-
8
1
DCD
Контроль приема
Вход
20
4
DTR
Терминал готов
Выход

В отличие от параллельного порта здесь информация движется последовательно бит за битом. Байт от байта отделен стартовыми и стоповыми битами.

Формат данных для RS232:

Число старт и стоп битов может быть: 1, 1.5, 2. P - это бит четности. Число битов данных обычно 8, но может быть 7 или даже 5. Скорость обмена информацией составляет 110-9600 бит/с (бод), в современных компьютерах в зависимости от применяемой микросхемы может быть значительно выше.
Параметры порта могут быть установлены командой MS-DOS:
mode com1: b, pr, db, s, p
где b – скорость передачи (110-9600), pr - приоритет (n-нет, o-нечет, e-чет), db-длина (7-8 бит), s- число стоп-битов, p- проверка таймаута.

В системе MS-DOS устройствам последовательных портов ввода-вывода присваивается логические имена COM1, COM2 и т.д. Серийный порт занимает в адресном пространстве три байта: 3F8h- регистр передатчика (приемника), 3FBh- регистр управления, 3FDh- регистр состояния. Аналогично параллельному порту последовательный порт обслуживается прерыванием Int 14h.

3FBh- регистр управления

3FDh- регистр состояния

7

Бит управления

7

Данные готовы

6

Установка перерыва

6

Ошибка переполнения

5

Фиксация бита четности

5

Ошибка четности

4

Четность

4

Стоповый бит не найден

3

3

Окончание передачи

2

Стоповый бит

2

Регистр передатчика пуст

1

Длина слова в байтах

1

Буфер передатчика пуст

0

0

0

Два компьютера могут быть соединены для обмена информацией через данный порт с помощью нуль-модемного кабеля (т.е. тремя проводами)

PG
PG
TxD
RxD
RxD
TxD

Norton Comander имеет соответствующую программную поддержку (пункт меню Link). Чтобы Norton Commander мог работать с двум компьютерами, соединенными через параллельные порты, эти компьютеры должны быть соединены специальным кабелем.
Ниже приведена схема разводки кабеля.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

7

15

13

12

10

11

1

14

16

5

6

4

3

8

2

9

17

Содержание.

Шина USB.

USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) является промышленным стандартом расширения архитектуры PC, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Версия 1.0 была опубликована в январе 1996 года.
Архитектура USB определяется следующими критериями:

Информационные сигналы и питающее напряжение 5 В передаются по четырехпроводному кабелю. Используется дифференциальный способ передачи сигналов D+ и D- по двум проводам. Уровни сигналов передатчиков в статическом режиме должны быть ниже 0,3 В (низкий уровень) или выше 2,8 В (высокий уровень). Приемники выдерживают входное напряжение в пределах - 0,5...+3,8 В. Передатчики должны уметь переходить в высокоимпедансное состояние для двунаправленной полудуплексной передачи по одной паре проводов.

Шина имеет два режима передачи. Полная скорость передачи сигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1,5 Мбит/с. Для полной скорости используется экранированная витая пара с импедансом 90 Ом и длиной сегмента до 5 м, для низкой -невитой неэкранированньгй кабель до 3 м. Низкоскоростные кабели и устройства дешевле высокоскоростных. Одна и таже система может одновременно использовать оба режима;

Дополнительно.

Содержание.

Самоконтроль по теме
test