Последовательный и параллельный интерфейсы компьютера

Персональный компьютер имеет ряд внешних интерфейсов для подключения дополнительных устройств. К ним относится клавиатура, “мышь”, печатающее устройство, модем и т.д. Интерфейсы можно разделить на две группы: последовательные и параллельные.

Последовательный интерфейс RS-232/V.24.

Интерфейс RS-232С предназначен для синхронной и асинхронной передачи данных в дуплексном режиме работы. Введен в 1969 г. в США (RS-Recommended Standard). Первоначально скорость передачи до 20 Кбит/с. Цепи основных линий интерфейса приведены в табл.10.1.

Таблица 10.1 – Цепи последовательного интерфейса RS-232

Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ), разрабатывающий стандарты в области передачи данных, ввел свой вариант этого стандарта. Он получил название V.24. Нумерация цепей в этом стандарте цифровая и изменяется от 102 до 125. Для передачи данных и управляющих воздействий в цепях RS-232C и V.24 используются разнополярные сигналы. В частности логическому значению “0” соответствует напряжение от +3 до +15 В, а для передачи “1” напряжение от −3 до −15 В. В 1991 г. была введена модификация Е (RS-232E), позволяющая передавать данные с более высокой скоростью (до 345 Кбит/с).

Для реализации интерфейса вначале была создана БИС универсального синхронного-асинхронного приемопередатчика (УСАПП) типа 8250, затем были разработаны ее модификации 16450 и 16550 с наличием FIFO – буферизации. Схема последовательного адаптера ПЭВМ IBM PC изображена на рисунке 10.6. Он носит название СОМ-порт. С точки зрения программиста адаптер представляет собой восемь регистров, базовый адрес для СОМ1 3F8h.

Линия INTR подключается к линии IRQ компьютера через ключ, управляемый сигналом УСАПП. , -биты регистра управления модемом, их можно изменять программно.

Интерфейсную БИС можно запрограммировать на разрешение или запрещение прерываний. Возникновение одной из следующих ситуаций приводит к формированию сигнала INTR:

§ очередной или несчитанный символ находится в буферном регистре приемника;

§ регистр передачи пуст;

§ возникла ошибка на линии (ошибка четности, формата, переполнения);

§ УСАПП обнаруживает изменение состояния линий с модема (CTS, DSR, DCD, RI).

Следует заметить, что последовательный адаптер не реализует полный интерфейс RS-232, так как в конкретных применениях (например, при подключении модема к последовательному порту ПЭВМ) полный набор может не понадобиться, и обычно реализуется только часть этих возможностей.

Рисунок 10.6 - Структурная схема последовательного адаптера ПЭВМ

В настоящее время в компьютерах более распространенным является синхронный последовательный интерфейс типа SSI (Synchronous Serial Interface), в основе которого лежит интерфейс RS-422, улучшенный вариант интерфейса RS-232. Передача данных осуществляется по четырехпроводной симметричной линии. Скорость передачи зависит от длины линии связи и достигает 1,5 Мбит/с. Еще одна пара проволов используется для передачи тактовых импульсов.

Параллельный интерфейс Centronics. Отечественное название ИРПР-М (интерфейс радиальный параллельный модифицированный). Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему, устанавливаемому на принтерах. Интерфейс обеспечивает радиальное подключение устройств с параллельно – последовательной организацией данных (в основном принтеров). Цепи интерфейса представлены в таблице 10.2. Сигналы интерфейса могут быть разделены на три группы:

§ Заземление (питание);

§ Управление;

§ Информационные линии.

Таблица 10.2 – Цепи параллельного интерфейса Centronics

Интерфейс работает со стандартными ТТЛ – уровнями. Временная диаграмма сигналов на линиях интерфейса изображена на рисунке 10.7. Не менее чем через 1 мкс после выдачи данных, на линию «Строб» выдается импульс низкого уровня длительностью не менее 0,5 мкс, который сообщает принтеру, что данные на шине действительны.

Рисунок 10.7 – Временные диаграммы сигналов на линиях параллельного интерфейса

Сигнал подтверждения вырабатывается принтером. В состоянии покоя напряжение на этой цепи имеет высокий уровень. После принятия данных принтером на этой линии вырабатывается сигнал нулевого уровня длительностью не менее 0,5 мкс. После переключения линии в состояние высокого уровня компьютер может выставлять на шину данных очередной байт. Сигнал занятости (высокий уровень), вырабатывается принтером в том случае, когда он не в состоянии принимать данные. Это может быть связано с работой принтера в автономном режиме, ошибке принтера и т.п. Компьютер может передавать данные только при наличии низкого уровня на линии «Занят».

Параллельный интерфейс носит название LPT-порт (Line PrinTer). Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода с адресами 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса прерывания компьютера IRQ7 или IRQ5. BIOS поддерживает от 3 до 4 LPT-портов.

Порт имеет три регистра:

§ Регистр данных (базовый регистр), используется для вывода или чтения данных;

§ Регистр состояния – располагает сведениями о состоянии принтера (Busy, PE, Select, ACK);

§ Регистр управления (разрешение прерывания по спаду сигнала АСК, разрешение работать принтеру по интерфейсу – сигнал Select In).

В некоторых современных компьютерах появились расширения параллельного порта за счет введения портов, применявшихся в компьютерах PS/2. Протокол обмена в них формируется программно. Введен также порт с прямым доступом к памяти, предназначенный для разгрузки процессора при выводе данных на принтер.