ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС Архитектура Компьютеров2011

ОСНОВНЫЕ ТЕМЫ ЛЕКЦИИ Параллельный порт печатающего устройства Параллельный программируемый порт i8255 Исследование программной модели параллельного программируемого порта i8255 Последовательный интерфейс RS-232 Архитектура Компьютеров2011

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПОРТ ПЕЧАТАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Устройство печати IBM PC-подобных компьютеров обычно подключается к параллельному интерфейсу. Для подключения используется стандартный разъем Centronix, имеющий 25 или 36 контактов - отечественный аналог - ИРПР-М. Допускается три варианта подключения прин-теров к ПЭВМ: адаптер принтера может находиться на одной плате с адаптером монохромного дисплея, при этом используются порты 3BCh - 3BEh; к ПЭВМ могут подключены два отдельных принтера, использующие порты 378h - 37Ah (первый адаптер - LPT1) и 278h - 27Ah (второй адаптер - LPT2).

При программировании принтера важно знать адрес базового порта ввода-вывода (первого порта из трех). Адреса базовых портов хранятся в области данных BIOS, начиная с адреса 0:408h (LPT1) и далее по слову на принтер до LPT4. Дальнейшее описание предполагает, что базовый адрес принтера равен 378h. Порт 378h - РЕГИСТР ДАННЫХ, сюда записывается байт, посылаемый на печать. У современных адаптеров – стандарт ЕРР – имеется возможность прочитать данные от принтера по этому адресу. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПОРТА

Порт 379h - РЕГИСТР СОСТОЯНИЯ принтера (только чтение). Порт 37Ah - РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ принтером (только запись в порт). Для запуска печати символа нужно на время мкс сбросить в нуль бит 0 регистра управления (~Data Strobe), а затем установить его в 1. Прерывание происходит по окончании вывода символа на печать: для первого принтера на седьмом уровне контроллера прерываний (IRQ7, вектор прерывания 0Fh), для второго принтера - на пятом уровне (IRQ5, вектор 0Dh).

Все сигналы имеют ТТЛ уровни, поэтому длина соединительного кабеля не превышает 3-х метров. Принтер обрабатывает ряд спецсимволов (таких, как звонок, забой, горизонтальная и вертикальная табуляция), а также имеет достаточно сложную систему команд для изменения режимов работы и управления печатью. Существует 2 основных стандарта на систему команд и таблицу используемых символов (стандарты IBM и EPSON), которых в основном придерживаются фирмы-изготовители.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ПОРТ i8255 I8255 (отечественный аналог - КР580-ВВ-55) - программируемое устройство ввода/вывода информации, с помощью которого возможна организация обмена в параллельном формате практически с любым периферийным оборудованием. I8255 может быть использован для организации синхронного и асинхронного программно- управляемого обмена, а также обмена в режиме прерывания программы. С Внешними Устройствами ввода/вывода параллельный порт общается через 4 канала: - 2 канала по 8 бит (А0_А7, В0_В7); - 2 канала по 4 бит (С0_С3, С4_С7).

Все каналы содержат регистры, в которые записывается информа- ция от Шины Данных при выводе. Информация сохраняется до следу- ющего вывода. Выводы Данных D0_D7 подключаются к Сис- темной Шине Данных. D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 PIO RES WR RD CS A0 A1 Vcc GND Системная шина данных Сброс Запись Чтение Выбор кристалла Системная Шина Адреса

Сигнал ~ CS (Выбор кристалла) низким уровнем активизирует выводы Шины Данных (D0..D7). Высокий уровень на входе ~ CS запрещает работу ПОРТА и переводит выводы ШД в высокоомное состояние (Z- состояние). Это необходимо при работе с несколькими портами. Сигнал RES (сброс) сбрасывает все выходные регистры каналов в 0; настраивает все каналы наВвод в режиме 0. Сигналы ~RD (строб ввода), (Строб вывода) ~WR (активные уровни - низкие) определяют направ- ление передачи данных - подаются от системного контроллера.

А1А0Канал 00Канал А 01Канал В 10Канал С 11Регистр режима Нужный канал при вводе или выводе выби-рается сигналами А0, А1 (младшие биты Системной Шины Адреса). В Регистр Режима возможна только запись УПРАВЛЯЮЩЕГО СЛОВА. Параллельный порт I8255 может работать в трех режимах. Перед началом работы необходимо запрограммировать порт, записав в Регистр Режима управляющее слово

Формат управляющего слова выбора режима D7D6D5D4D3D2D1D0 Канал С0_С3 0 – вывод, 1 – ввод Канал В 0 – вывод, 1 – ввод Канал В, Канал С0_С3 0 – режим «0» 1 – режим «1» D7 = 1 Канал A, Канал С4_С7 00 – режим «0» 01 – режим «1» 1x – режим «2» Канал А 0 – вывод, 1 – ввод Канал С4_С7 0 – вывод, 1 – ввод

Режим 0 – синхронный ввод/вывод – необходим для обмена информацией с устройствами более быстродействующими, чем МПС, или для однократного приема (выдачи) байта информации. В режиме 0 можно вводить и выводить информацию через 4 канала (А0..А7, В0..В7, С0..С3, С4..С7). Сигналом синхронизации для внешних устройств являются сигналы : ~ WR - при выводе, ~ RD при вводе. СИГНАЛ СИНХРОНИЗАЦИИ при обмене ВСЕГДА передается от менее быстродействующего устройства к более быстродействующему.

Режим 1 - асинхронный ввод или вывод данных через Каналы А0..А7 или В0..В7. Линии Канала С используются для приема и выдачи УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ СИНХРОНИЗА- ЦИИ (сигналов квитирования). При подаче от внешнего устройства сигнала низкого уровня ~ STR RD (стробирование приема) данные записываются во входной регистр соответствую- щего канала. Сигнал высокого уровня ASK RD (подтверждение приема) свидетельствует о том, что входные данные записаны во входной регистр, но не переданы в МП (поэтому внешнее устройство не может выдавать следующий байт данных).

Если установлен внутренний триггер разрешения прерывания (ТС2 или ТС4), то по сигналу ASK RD формируется запрос на прерывание IRQ D0 ** D7 A0 ** A7 B0 ** B7 & C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 TC2 & TC IRQ B – Запрос прерывания Канала В IRQ А – Запрос прерывания Канала А ASК RD B – Подтверждение приема Канала В STR RD B – Строб приема Канала В STR RD А – Строб приема Канала А ASК RD А – Подтверждение приема Канала А PIO RD ВВОД ИНФОРМАЦИИ В РЕЖИМЕ 1

МП, выполняя подпрограмму обработки прерывания, осуществляет ввод записанных в порт данных. По окончании сигнала ~ RD сбрасывается в «0» сигнал ASK RD, разрешая ввод нового байта. В режиме 1 или 2 можно осуществить установку любого бита регистра Канала С в «1» или в «0», записав соответствующее управляющее слово в регистр состояния. Триггеры регистра Канала С – ТС2 и ТС4 устанавли- ваются и сбрасываются только программно. При чтении регистра канала С во втором и четвертом разряде считывается состояние триггеров ТС2 и ТС4, а не внешние сигналы ( ~ STR RD) на соответ- ствующих выводах.

При выводе информации в режиме 1 сигнал низкого уровня на выходе ~ STR WR (строб выдачи) информирует внешнее устройство о том, что МП произвел запись данных в регистр соответствующего канала, но выводы этого регистра еще находятся в Z- состоянии. Сигнал низкого уровня на входе ~ ASK WR (подтверждение записи) переводит выводы выходного регистра из Z-состояния, а также свидетельствует о том, что внешнее устройство приняло данные от порта. Если был установлен (только программно) соответствующий триггер разрешения прерывания (ТС2 или ТС6), то формируется сигнал IRQ (запрос на прерывание).

D0 ** D7 A0 ** A7 B0 ** B7 & C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 TC2 & TC6 8 IRQ B – Запрос прерывания Канала В IRQ А – Запрос прерывания Канала А ASК WR B – Подтверждение записи Канала В STR WR B – Строб выдачи Канала В STR WR А – Строб выдачи Канала А ASК WR А – Подтверждение записи Канала А 88 PIO WR ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ В РЕЖИМЕ 1

Подпрограмма обработки прерывания записывает новый байт данных в соответствующий канал по сигналу ~ WR, активизируя низкий уровень выходного сигнала ~ STR WR (снимая также сигнал IRQ). При работе порта в Режиме 2 - обеспечивается возможность асинхронного обмена информацией с внешними устройствами только по 8-ми разрядному двунаправленному Каналу А. Для обеспечения протокола обмена используется пять линий канала С. В Режиме 2 допускается любая последовательность передачи данных, при которой сигнал от микропро- цессора ~ WR (вывод) появляется раньше сигнала от внешнего устройства ~ ASK WR (подтверждение записи), а сигнал от ВУ - ~ STR RD (строб ввода) - раньше сигнала микропроцессора ~ RD (ввод).

Обмен информацией в Режимах 1 или 2 можно проводить не только по запросам прерывания, но и по программному опросу регистра С, в котором фиксируются сигналы состояния от внешних устройств. D0 ** D7 A0 ** A7 B0 ** B7 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 TC6 &TC4 IRQ А – Запрос прерывания STR RD A – Строб ввода STR WR А – Строб выдачи ASК WR А – Подтверждение записи 88 ASК RD A – Подтверждение приема &1 WR RD PIO ОБМЕН ИНФОРМАЦИЕЙ В РЕЖИМЕ 2

Задание 1. Получить на выводах порта А комбинацию сигналов , на выводах порта B , на выводах порта С используя режим 0 вывода.

Задание 2. Получить на выводах порта А комбинацию сигналов используя режим 1 вывода.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС RS-232 В состав IBM PC могут входить до четырех последовательных интерфейсов, работающих в стандарте RS-232 (отечественный аналог СТЫК–С2) и именуемых СОМ1 - СОМ4. Им выделены следующие адреса в области портов ввода-вывода: СОМ1: 3F8h-3FFh COM3: 338h-33Fh COM2: 278h-2FFh COM4: 238h-23Fh (интерфейсы СОМ3 и СОМ4 поддерживаются только в моделях PS/2).

Каждый интерфейс связан с определенным уровнем контроллера прерываний: СОМ1 вызывает прерывание IRQ4 (Int 0Ch); COM2 вызывает прерывание IRQ3 (Int 0Bh); СОМ3 и СОМ4 не имеют стандартных векторов прерываний. Каждое из устройств RS-232 представляет собой контроллер i8250, оснащенный 25- или 9- штырьковым разъемом на задней стенке корпуса ПЭВМ. Этот разъем может использоваться для подключения мыши, графопостроителя, организации связи между ПЭВМ или с другими устройствами.

+12В –12В Старт- бит Символ 1 (5-8 бит) **** Бит четн 2 стоп бита Старт- бит Символ 2 U TXD t При отсутствии передачи – на выходе последова- тельного порта TxD устанавливается сигнал «логической 1» (напряжение –12В). Передача каждого символа (от 5 до 8 бит) начинается со Старт-бита, имеющего всегда нулевой логический уровень – напряжение +12В.

Символ передается «младшим битом – вперед». В конце каждого символа можно запрограммировать передачу бита контроля на четность (или на нечетность). Завершается передача символа одним или двумя Стоп-битами (для 5-ти битового символа - 1,5 Стоп-бита). После этого может передаваться Старт-бит следующего символа (а может и не передаваться). Контроллер стыка RS-232 является полностью программируемым устройством; можно запро- граммировать следующие параметры обмена: количество битов данных и стоп-битов, вид четности и скорость обмена в бодах (бит/с).

Скорость задается значением делителя, равным /V, где V – скорость в бодах. Например, для скорости 9600 бод делитель равен /9600=12 Программирование портов ввода-вывода для СОМ1, имеющего базовый адрес 3F8h. Обратите внимание на то, что порты 3F8h и 3F9h имеют разное назначение в зависимости от бита 7 порта 3FВh (т. н. бит DLAB - Divisor Latch Access Bit). 3F8h ЗаписьЕсли DLAB = 0, – Регистр передатчика – сюда засылается байт для передачи Если DLAB = 1, то сюда засылается младший байт скорости обмена ЧтениеРегистр приемника – отсюда извлекается принятый байт

3FAhЧтениеРегистр идентификации прерывания. Когда произошло прерывание, здесь содержится причина, вызвавшая его 3FBhЧтение/ Запись Регистр управления линией 3FСhЗаписьРегистр управления модемом 3FDhЧтениеРегистр состояния линии 3FЕhЧтениеРегистр состояния модема 3F9hЗаписьЕсли DLAB = 0, то это - Регистр управления (маскирования) прерываний Если DLAB = 1, то сюда засылается старший байт скорости обмена.

ПОРЯДОК ИНИЦИАЛИЗАЦИИ I8250 Для подготовки контроллера i8250 к работе необходимо выполнить следующие шаги: 1. Установить бит DLAB порта 3FBh и заслать делитель, задающий скорость обмена, в порты 3F8h и 3F9h. 2. Инициализировать регистр управления линией (порт 3FBh); при этом сбросить бит DLAB. 3. Инициализировать регистр управления модемом (порт 3FCh). 4. Инициализировать регистр управления прерыва- ниями (порт 3F9h) и, если прерывания разрешены, установить адрес программы обработки прерываний от стыка RS-232.

Вопросы для экспресс-контроля Перечислите основные особенности порта Centro- nix. Сколько каналов обмена с внешними устройствами имеет порт Как выбирается канал обмена в адаптере 8255 ? Основные отличия режимов работы адаптера Назначение СОМ-портов. Чем отличаются сигналы СОМ-портов от сигналов порта Centronix. Чем определяется скорость обмена СОМ-порта?

Лекция окончена СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ