Периферийные устройства (стр. 22 )

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.

Типы адаптеров PC Card

В стандарте PC Card определено три физических типа адаптеров PC Card, которые отно­сятся как к PC Card-16, так и к CardBus. Эти типы адаптеров приведены в таблице 5.14.

Таблица 5.14 - Типы адаптеров PC Card

Тип адаптера PC Card	Длина, мм (дюймов)	Ширина, мм (дюймов)	Толщина, мм (дюймов)	Объем, см3 (дюймов3)
Type I	54,0 (2,13)	85,6 (3,37)	3,3 (0,13)	15,25 (0,93)
Type II	54,0 (2,13)	85,6 (3,37)	5,0 (0,20)	23,11 (1,41)
Type II	54,0 (2,13)	85,6 (3,37)	10,5 (0,41)	48,54 (2,96)

Все адаптеры физически совместимы, поэтому если в разъем можно установить адаптер Type III, значит, подойдут и адаптеры Type II или Type I. В разъем для адаптеров Type II можно установить адаптер Type I, но не Type III.

В большинстве компьютеров разъемы PC Card устанавливаются один над другим. В верх­ний разъем можно установить адаптер Type II или Type I, а в нижний — адаптеры всех типов. Во мно­гих современных портативных компьютерах присутствует только один разъем PC Card, кото­рый поддерживает установку адаптеров всех типов.

5.12 Беспроводные интерфейсы

5.12.1 Инфракрасный интерфейс IrDA

Применение излучателей и приемников инфракрасного (ИК) диапазона позволяет осуществлять беспроводную связь между парой устройств, удаленных на рассто­яние до нескольких метров. Инфракрасная связь — IR (Infra Red) Connection — без­опасна для здоровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечива­ет конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим, легко контролируемым пространством. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров, им оснащают многие современные малога­баритные устройства: карманные компьютеры (PDA), мобильные телефоны, циф­ровые фотокамеры и т. п.

Различают инфракрасные системы низкой (до 115,2 Кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. В 1993 году была создана ассоциация разработчиков систем инфракрасной передачи данных IrDA (Infrared Data Association). В настоящее время действует стандарт IrDA 1.1.

Излучателем для ИК-связи является светодиод, имеющий пик спектральной характеристики мощности 880 нм. Светодиод дает конус эффективного излучения с углом около 30°.  В качестве приемника используют PIN-диоды,  эффективно  при­нимающие  ИК-лучи в конусе 15°.

Ниже перечислены варианты, возможные на физическом уровне IrDA:

IrDA SIR — для скоростей 2,4-115,2 Кбит/с используется стандартный асин­хронный режим передачи (как в СОМ-портах). ASK IR — для скоростей 9,6-57,6 Кбит/с также используется асинхронный ре­жим. IrDA HDLC — для скоростей 0,576 и 1,152 Мбит/с  используется синхронный режим передачи и кодирование, аналогичное протоколу SIR. IrDA FIR — для скорости 4 Мбит/с также применяется синхрон­ный режим.

Приемопередатчик IrDA может быть подключен к компьютеру различными спо­собами; по отношению к системному блоку он может быть как внутренним (раз­мещаемым на лицевой панели), так и внешним, размещаемым в произвольном месте. Размещать приемопередатчик следует с учетом угла «зрения» (30° у передатчика и 15° у приемника) и расстояния до требуемого устройства (до 1 м).

Внутренние приемопередатчики на скоростях до 115,2 Кбит/с (IrDA SIR, ASK IR) подключаются через обычные микросхемы асинхронных приемопередатчиков UART, совместимые с 16450/ 16550, через сравнительно несложные схемы ИК - модуляторов/демодуляторов. В ряде со­временных системных плат на использование инфракрасной связи (до 115,2 Кбит/с) может конфигурироваться порт COM2.

Существуют внешние ИК-адаптеры с интерфейсом RS-232C (для подключения к СОМ-порту) и с интерфейсом USB. Пропускной способности USB достаточно даже для FIR, СОМ-порт пригоден только для SIR.

5.12.2 Последовательный инфракрасный порт SIR

Интерфейс SIR (Serial InfraRed port — последовательный инфракрасный порт) был разработан ассоциацией IrDA (Infrared Data Association). Первые версии этого стандарта были опубликованы в 1994 году.

По своим свойствам интерфейс SIR близок к интерфейсу стандарта RS-232C. Скорость передачи по инфракрасному каналу составляет до 115 Кбит/с (в последних специфи­кациях — до 4 Мбит/с). Обмен данными — асинхронный (без синхронизации), то есть последовательный. Для обна­ружения и устранения ошибок передачи используются ал­горитмы проверки контрольной суммы пакетов данных.

Существенным недостатком инфракрасного порта является ограниченный радиус действия (скорость передачи 4 Мбит/с достигается на расстоянии около 1 м). К тому же между приемником и передатчиком не должно быть посторонних предметов.

5.12.3 Радиоинтерфейс Bluetooth

Bluetooth (синий зуб) — это фактический стандарт на миниатюрные недорогие средства передачи информации с помощью радиосвязи между мобильными (и настольными) компьютерами,  мобильными телефонами и любыми другими  портативными устройствами на небольшие расстояния.

Каждое устройство Bluetooth  имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диа­пазоне частот 2,4 ГГц. Для Bluetooth  используются ра­диоканалы с дискретной (двоичной) частотной модуляцией. Кодирование простое — логической единице соответству­ет положительная девиация частоты, нулю — отрицательная. Передатчики могут быть трех классов мощности, с максимальной мощностью 1, 2,5 и 100 МВт.

В рамках  спецификации Bluetooth  определены  несколько  протоколов.

Протокол обнаружения сервисов SDP (Service Dis­covery Protocol), позволяющий устройству использовать функциональность окружающего его оборудования.

Протокол RFCOMM обеспечивает эмуляцию последовательного порта (9-проводного RS-232). С его помощью традиционные кабельные соединения устройств  могут быть легко заменены на радио­связь, без каких-либо модификаций ПО верхних уровней.

Интерфейс хост-контроллера HCI (Host Controller Interface) — это единообразный метод доступа к аппаратно-программным средствам нижних уровней Bluetooth. Он предоставляет набор команд для управления радиосвязью, получения информа­ции о состоянии и собственно передачи данных. Физически аппаратура Bluetooth  может подключаться к различным интерфейсам: шине расширения (например, PC Card), шине USB, СОМ-порту. Для каждого из этих подключений имеется соответствующий протокол транспортного уровня HCI — прослойка, обеспечивающая независимость HCI от способа подключения.