Периферийные устройства (стр. 22 )

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:

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

2.  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.

3.  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).

4.  Режим ЕРР (Enhanced Parallel Port) (EPP Mode) - двунаправленный обмен данными. Скорость обмена (0,5...2 Мбайт/с).

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

Физический и электрический интерфейс.

Стандарт IEEE 1284 определяет физические характеристики приемников и передатчиков сигналов. IEEE 1284 предусматривает два уровня интерфейсной совместимости: первый уровень - для устройств, не требующих высоких cкоростей обмена, но использующих возможность смены направления передачи данных; уровень два - устройства, работающие в расширенных режимах, с высокими скоростями и длинными кабелями.

Стандарт IEEE 1284 определяет три типа используемых разъемов: А (DB-25), B (Centronics-36), C (новый малогабаритный 36-контактный разъем).

Интерфейсные кабели могут иметь от 18 до 25 проводников (в зависимости от числа проводников GND). Не предъявляется жестких требований к экранировке и прочим параметрам, однако, такие кабели могут работать только на низких скоростях при длине не более 2 метров.

В стандарте IEEE 1284 определены следующие типы разъемов - разъем типа A определен как шты­ревой DB25, разъем типа B — как Centronics 36. Разъем типа C является разъемом высокой плотности. Такие разъемы (типа С) устанавливаются на принтерах Hewlett-Packard. Разъемы всех трех типов показаны на рисунке 5.10.

Рисунок 5.10 – Разъемы параллельного порта

Интерфейс Centronics.

Стандартный параллельный порт называется SPP (Standard Parallel Port - стандартный параллельный порт). SPP порт является однонаправленным, на его базе программно реализуется протокол обмена Centronics. Сигналы порта выводятся на стандартный разъем DB-25S (розетка), который размещен непосредственно на плате адаптера или соединяется с ним плоским шлейфом (в случае, если адаптер интегрирован с материнской платой). Названия сигналов соответствуют названиям сигналов интерфейса Centronics.

Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода, начиная с базового адреса порта (BASE):

1. Data Register (DR) - регистр данных.

2. Status Register (SR) - регистр состояния.

3. Control Register (CR) - регистр управления.

Контроллер параллельного интерфейса поддерживает 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов. Обычно поддерживаются три 8-битных регистра в пространстве ввода-вывода и одна линия запроса прерывания. Схемотехника порта LPT базируется на TTL-логике. Скорость обмена не выше 150 Кбайт/с при значительной загрузке процессора.

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в адресном пространстве устройств ввода/вывода. Количество регистров зависит от типа порта, однако три из них стандартны и присутствуют всегда - регистр данных, регистр состояния и регистр управления.

В IBM PC-совместимых компьютерах за параллельными портами закреплены специальные логические имена, поддерживаемые системой: LPT1, LPT2, LPT3. Имя устройства PRN является эквивалентным LPT1.

Стандартный параллельный порт предназначен только для односторонней передачи информации. Интерфейс Centronics является программно-управляемым

Особенностью интерфейса Centronics является отсутствие на его разъеме шин питания (есть только "земля").

Порт ЕРР (Enhanced Parallel Port - улучшенный параллельный порт).

Фирмы Intel, Xircon, Zenith совместно разработали спецификацию улучшенного параллельного порта ЕРР (Enhanced Parallel Port).

Порт ЕРР является двунаправленным, то есть обеспечивает параллельную передачу 8 бит в обоих направлениях. Порт ЕРР передает и принимает данные почти в шесть раз быстрее обычного параллельного порта. Этому также способствует то, что порт ЕРР имеет буфер, сохраняющий передаваемые и принимаемые символы до того момента, когда модем или другое периферийное устройство будет готово их принять.

Специальный режим позволяет порту ЕРР передавать блоки данных непосредственно из ОЗУ компьютера в периферийное устройство и обратно, минуя процессор. Такое преимущество, однако, реализуется за счет использования, такого ценного ресурса компьютера, как канал прямого доступа к памяти.

Порт ЕРР полностью совместим с обычным портом. Для использования его специфических функций требуется специальное программное обеспечение. При использовании надлежащего программного обеспечения порт ЕРР может передавать и принимать данные со скоростью до 2 Мбит/с.

Подобно интерфейсу SCSI спецификация порта ЕРР позволяет подключать в цепочку до 64 периферийных устройств.

Порт ЕСР (Extended Capability Port - порт с расширенными возможностями).

Дальнейшим развитием порта ЕРР явился порт с расширенными функциями ЕСР.

Как и в ЕРР, в порту ЕСР сохранен тот же режим обмена данными через канал прямого доступа к памяти. Также реализован режим работы, позволяющий снизить загрузку центрального процессора при передаче данных через порт. Порт ЕСР позволяет подключать до 128 периферийных устройств.

Одной из наиболее важных функций, впервые реализованной в ЕСР, является сжатие данных. Это позволяет резко повысить реальную скорость передачи. Для сжатия данных используется метод RLE (Run-Lehgt Encoding). Согласно алгоритму этого метода длинная последовательность одинаковых символов передается всего лишь двумя байтами: один байт определяет повторяющийся символ, а второй — число повторений. При этом стандарт ЕСР допускает сжатие и распаковку данных как программно, путем применения драйвера, так и аппаратно схемой порта.

Режимы ECP позволяют достичь скорости передачи данных до 2 Мбайт/с.

5.11 Интерфейс PC Card (PCMCIA)

Стандарт первого поколения PCMCIA 1.0 был выпущен в сентябре 1990г. (вторая версия специфи­кации, вышедшей в 1991 году, официальным названием стало PC Card) и определял использование карт памяти в качестве средств хранения данных.

Разъемы PC Card позволяют добавить к ноутбуку порты USB, FireWire, RS-232, парал­лельные порты, сотовые и факс-модемы, порты Parallel или Serial ATA, адаптеры SCSI, адап­теры проводных или беспроводных локальных сетей, жесткие диски формфактора 1,8 дюйма, ТВ-тюнеры, аудиоадаптеры, платы GPS (глобальной системы позиционирования) и множе­ство других устройств. Если компьютер оснащен разъемами PC Card, совместимыми со стан­дартом PCMCIA, к ним можно подключить любой адаптер PC Card, который будет автомати­чески распознан компьютером.

Платы PC Card могут содержать дополнительную оперативную память, жесткие диски, сетевые адаптеры, навигационные приемники GPS и, конечно же, модемы для коммутируемых телефонных сетей общего пользования, сотовых систем связи и для локальных радиосетей. Интерфейсом PCMCIA комплектуются практически все переносные компьютеры и большинство настольных модели. Модемные платы PC Card часто содержат в своем составе и другие коммуникационные устройства, например сетевые адаптеры.

Архитектура PC Card.

Существует два стандарта PC Card: шина PC Card-16 (16 бит) и CardBus (32 бит). Шина PC Card-16 работает на частоте 10 МГц и выполняет передачу 16-разрядных данных максимальной пропускной способно­стью 20 Мбайт/с. Шина является мобильным эквивалентом устаревшей шины ISA.

Шина CardBus работает на частоте 33 МГц и передает 32-разрядные данные с максимальной пропу­скной способностью в 133 Мбайт/с (аналог шина PCI). В таблице 5.13 приведены различия меж­ду шинами PC Card-16 и CardBus.

Таблица 5.13 - Типы шин PC Card

Возможность	PC Card-16	CardBus
Напряжение, В	5/3,3	3,3
Дизайн	ISA	PCI
Прерывания	Не используются совместно	Используются совместно
Частота, МГц	10	33
Ширина шины данных, бит	8/16	32
Пропускная способность, Мбайт/с	20	133

Хотя в обеих шинах используются одинаковые 68-контактные разъемы, они обладают различными ключевыми контактами, что позволяет подключать адаптеры PC Card-16 к разъ­ему CardBus, но не наоборот. Всеми разъемами CardBus поддерживаются адаптеры PC Card-16 и CardBus. Практически все портативные компьютеры на базе процессоров Pentium оснащались разъемами PC Card-16. Портативные компьютеры, выпущенные после 1996 года, содержат разъемы CardBus.

Стандарт PCMCIA. Стандарт PCMCIA предусматривает 16-разрядный интерфейс и одну линию запроса прерывания (IRQ). Система расширения PCMCIA объединяет все — от компьютера и унифицированного гнезда для плат PC Card до программных вызовов, обеспечивающих связь программных средств с системой расширения PCMCIA.

Устройство, поддерживающее стандарт PCMCIA, может иметь от одного до 255 адаптеров PCMCIA. Каждый адаптер обслуживает до 16 отдельных портов PCMCIA. Таким образом, стандар PCMCIA 2.0 предусматривает возможность объединения в одной системе до 4080 плат PC Card.