Телевизоры. Приставки. Проекторы и аксессуары. Технологии. Цифровое ТВ

Где находится lpt1 порт принтера. Учимся работать с LPT портом Лтп разъем

Еще на заре появления первых компьютеров перед создателями стояла задача возможности подключения к ним разнообразных устройств. Особенно это стало актуальным тогда, когда компьютеры перестали занимать целые комнаты, а начали помещаться на столе, то есть стали персональными. Ведь компьютер - это не только средство для выполнения вычислений, но и устройство, пользователь которого может выполнять множество различных функций: распечатать текст или фотографии, управлять различными устройствами, воспроизводить фильмы и музыку, связаться с другими пользователями со всех уголков мира с помощью компьютерной сети. Все это становится возможным при подключении к компьютеру внешних устройств, которые называют общим словом периферия, с помощью специальных унифицированных разъемов, называемых портами.

Порты персонального компьютера

Порты персонального компьютера (иначе их еще называют интерфейсы) - это специальные устройства, расположенные на материнской плате компьютера, либо дополнительные платы, подключаемые к ней, которые предназначены для передачи данных между компьютером и внешними устройствами (принтером, мышкой, монитором, веб-камерой и т. п.). Все порты условно можно разделить на 2 большие группы:

  • Внутренние - для подключения устройств внутри ПК (жесткие диски, видеокарты, платы расширения).
  • Внешние - для подключения внешней периферии (сканера, монитора, клавиатуры, фотоаппарата, флешки).

В данной статье мы рассмотрим один из видов внешнего порта, а именно LPT-port, его принцип работы, подключаемые устройства и современное применение.

Появление LPT-порта

Изначально LPT-port (его еще называют разрабатывался только для подключения к ПК принтеров, это отражено даже в его названии - Line Printer Terminal, построчный принтерный терминал. Но в дальнейшем этот интерфейс стал применяться и для подключения других устройств: сканеров, дисководов и даже компьютеров между собой.

LPT-port был разработан компанией Centronics, занимавшейся в 70-х годах прошлого века производством матричных принтеров. Но уже через 10 лет его стала использовать фирма IBM для подключения своих скоростных устройств. Дело дошло до того, что было несколько вариантов данного интерфейса от разных производителей периферии.

В первоначальной версии этот порт был однонаправленным, то есть мог передавать данные только в одном направлении: от компьютера к периферийному устройству. Но это ограничение вскоре перестало устраивать пользователей, так как на рынок массово начали выходить устройства с возможностью передачи данных в обоих направлениях. Для этого различные производители предлагали свои усовершенствования - двунаправленный, ECP, EPP и другие. Пока в 1994 году не был принят международный стандарт IEEE 1284.

Схема LPT-порта

LPT-порт называется параллельным потому, что передача данных с помощью него осуществляется по нескольким проводникам одновременно, то есть параллельно. Этот интерфейс имеет 8-битную шину для передачи данных, 5-битную шину передачи сигналов и 4-битную шину передачи состояния.

Ниже представлена схема контактов LPT-порта.

Принцип работы LPT-порта

В простейшей конфигурации, чтобы реализовать принцип работы параллельного интерфейса, хватило бы только одиннадцати проводов, а именно: 1 провод на корпус (масса), 2 провода подтверждения и 8 проводов передачи данных. Но, по общепринятому стандарту IEEE 1284, каждый из восьми проводов передачи (2-9) данных имеет отдельное заземление.

Во время передачи данных оба устройства должны сообщать друг другу сведения о своем состоянии. Это реализуется с помощью контактов 18 и 35, на которые подается напряжение 0 В либо 5 В.

По проводнику 1 передается особый сигнал STROBE, сообщающий, что компьютер установил байт данных на линии и принтер может начинать печать.

По контакту 11 передается компьютеру сигнал BUSY, сообщающий, что устройство выполняет действие (занято), обрабатывая ту информацию, что находится в буфере.

По контактам 12-14 передаются сигналы, сообщающие контрольные сигналы о состоянии принтера и конфликтах в его оборудовании.

По проводнику 12 на ПК передается информация о том, что в принтере нет бумаги. Компьютер реагирует на это передачей сигналов по линиям SELECT и ERROR и останавливает печать.

По проводнику 13 на компьютер передается информация о состоянии принтера - включен и готов или выключен и не готов.

По контакту 14 принтеру передается сигнал об автоматическом переводе строки.

По контакту 31 (16) передается сигнал о переводе принтера в начальное состояние и очищается буфер данных, т. е. все данные стираются из памяти принтера.

По контакту 32 (15) передаются все сигналы об ошибках во время передачи данных. Сигналы, передаваемые по этой линии, влияют на все остальные контакты и могут остановить печать. Например, часто возникающая ошибка принтера - Time Out, возникающая, когда принтер занят однотипной работой с данными и не может передать на ПК через сигнал BUSY, что он не готов к получению новых данных. Через некоторое время по линии ERROR на компьютер передается ошибка Time Out и новые данные не передаются. Иначе, при отсутствии сигнала ERROR, происходила бы дальнейшая передача данных, что привело бы к зависанию всей системы.

По контакту 36 (17) передается информация о готовности принтера к работе, например после устранения ошибки.

Режимы работы LPT-порта

Существует несколько режимов работы LPT-порта, которые позволяет использовать стандарт IEEE 1284:

  • SPP (Standard Parallel Port) — представляет собой однонаправленный порт, который отлично совмещается в работе с интерфейсом Centronics.
  • NibbleMode — использование этого порта является возможностью организации двунаправленного обмена данными в режиме SPP, при помощи использования управляющих линий (4 бит) для передачи данных от периферийного устройства к контроллеру.
  • Byte Mode— режим для двустороннего обмена данными, который используется довольно редко. Его применяли в некоторых старых контроллерах до принятия стандарта IEEE 1284.
  • EPP (Enhanced Parallel Port) — над разработкой этого порта работали сразу несколько известных компаний: Intel, Xircom и Zenith Data Systems. По своей работе это двунаправленный порт, который передает данные со скоростью до 2 Мбайт/сек.
  • ЕСР (Extended Capabilities Port) — этот вариант порта появился в результате работы двух компаний: HP и Microsoft. У него появились уже дополнительные возможности, например, возможность аппаратного сжатия данных, присутствие буфера и способность работать в режиме DMA. Также поддерживает работу двунаправленного обмена данными (симметричного), скорость которого может быть до 2,5 Мбайт/с.

Настройка LPT-порта

Настройка LPT-порта происходит в два этапа: предварительная настройка аппаратных средств порта и текущее переключение режимов порта прикладным ПО.

Способ и возможности настройки LPT-порта зависят от его местоположения и вида исполнения. Порты, расположенные на картах расширения, обычно конфигурируются через перемычки на самих платах, а порты, размещенные напрямую на материнской плате компьютера, - через настройки BIOS.

Выборы режимов напрямую или через BIOS сами по себе не приводят к повышению скорости обмена данными между ПК и периферией, а служат для возможности выбора драйвером оптимального режима работы. Но драйверы современных устройств сами автоматически выставляют наиболее эффективные режимы работы параллельного порта, поэтому ручная настройка в большинстве случаев уже не требуется.

Виды реализаций LPT-порта

Раньше большинство производителей материнских плат размещали контроллеры LPT-port на своей продукции либо на задней панели платы. Был еще один вариант расположения. В некоторых случаях было удобно помещать контроллер на самой плате - коннекторе для подключения внешней LPT-port планки. Но с момента появления более скоростных интерфейсов для передачи данных материнских плат с распаянными LPT-портами становилось все меньше и меньше. Сейчас даже не у каждого производителя в ассортименте выпускаемой продукции имеются такие платы. И тогда на помощь приходят карты расширения, подключаемые к более современным интерфейсам:

  • PCI - LPT-port. Переходник между LPT-портом и более современным разъемом PCI.
  • PCI2 - LPT-port (PCI-Ex. 2.0). Переходник между LPT-портом и разъемом PCI-Ex.2.0
  • USB - LPT-port. Переходник между LTP-портом и современной версией широко используемого USB-разъема.

Современное применение LPT-порта

Из-за способности параллельной передачи данных такого порта, в 70-х - 80-х годах он зарекомендовал себя одним из самых быстроработающих интерфейсов компьютера. Поэтому он использовался даже для соединения 2-х компьютеров между собой. Но эта же особенность накладывает и ограничение на максимальную длину кабеля из-за возникающих помех в соседних проводниках. Длина не может превышать 5 м, иначе искажения сигналов превышают допустимые для корректного распознавания данных.

C появлением более скоростных интерфейсов актуальность LPT-порта сошла на нет. Второе дыхание ему придали радиолюбители, которые используют его для управления собранными схемами (освещение в доме, светомузыка и другие устройства).

Итак, настало время написать простую программу, иллюстрирующую приемы чтения и записи данных в LPT порт. Пока напишем ее в консольном варианте, дабы на этапе понимания и разбора этой программы не пришлось "копаться" в дебрях кода под Windows (не переживайте, следующая статья будет посвящена как раз приложению c визуальным интерфейсом).


Прежде чем двигаться дальше и писать программу, необходимо разобраться с LPT портом, посмотреть из чего он состоит и как нам воспользоваться им в своих целях. Если говорить на бытовом уровне, то можно сказать, что LPT порт это набор контактов, на которых мы можем установить напряжение 0 или +5 В (логическая 0 и 1) из программы или это может сделать внешнее устройство снаружи.



Давайте разберемся, какими контактами мы можем оперировать, а какими нет. В этом нам поможет рисунок ниже (его рисовал не я, автор мне неизвестен. Но он уж больно хорош, я и сам им постоянно пользуюсь).

Из рисунка видно, что выводы порта можно разделить на четыре группы: это "земляные" выводы. Они обозначены черным цветом (контакты 18-25). Все они соеденены между собой, поэтому для своих разработок в качестве земли можно использовать любой из них.

Красным цветом обозначены выводы так называемого регистра Data (контакты 2-9). Под регистром будем понимать (на бытовом уровне) объдинение группы контактов LPT порта. В регистре Data их 8 штук. Это самый толковый регистр - он позволяет нам как из программы, так и из внешнего устройства установить на его контактах лигическую 0 или 1, т.е. он двунаправленный. Именно его мы и использовали в нашей первой программе Port.exe - подключали светодиод ко 2-му выводу порта (как теперь видно, этот вывод принадлежит регистру Data, является его нулевым битом) и 25 выводу (земля), и спомощью программы управляли подачей напряжения на вывод 2 относительно земли. Чтобы обращаться к этому регистру, надо знать его адрес: 0x378 - в 16-ричной системе или 888 в десятичной.


На рисунке написано &H378 - это тоже самое что и 0x378, просто первое обозначение присуще языку Pasсal и ему подобным, мы же пишем на Си.


Опять вспоминая программу Port.exe , заметим, что обращались мы к регистру с помощью следующей функции _outp(Address, 0); , где переменная Address была предварительно определена как 888. Теперь понятно, что этим мы указывали функции _outp() , что мы хотим работать именно с регистром Data.

Продолжим рассмотрение порта. Осталось еще два регистра. Следующим будет регистр Status (контакты 10-13, 15). Это однонаправленный регистр. Управлять им можно только "снаружи", через внешнее устройство (имеется в виду изменять данные на нем; читать можно из любого регистра в любую строну). Он имеет адрес 0x379 - в 16-ричной системе или 889 в десятичной. И регистр Control (контакты 1, 14, 16-17). Он имеет всего 4 контакта и может управляться только программой. Его адрес: 890 в десятичной системе.



Теперь рассмотрим, а как происходит запись и чтение данных в регистры LPT порта, т.е. как нам установить на нужных выводах 0 или 1.


Запись/чтение данных в регистр Data

Итак, рассмотрим сразу практическую задачу. Хочу чтобы на выводе LPT порта под номером 3 (бит D1 регистра Data ) была установлена логическая 1 (т.е. чтобы между ним и землей было +5 В) и на остальных выводах этого регистра (2,4-9 выводы порта) были нули. Пишем код:

Int Address = 888; int data = 2; Out32(Address, data);

Я использовал функцию Out32() библиотеки inpout32.dll , будем привыкать к ней, т.к. дальнейшие примеры будем разбирать именно на этой библиотеке. Если этот код выполнить, то получится что на выводе порта 3 есть +5 В, а на 2,4-9 "висит" ноль. Как это получилось?

Начнем разбираться: первым параметром функции Out32() мы передаем число 888. Как вы уже знаете, это адрес регистра Data LPT порта. Теперь функция знает куда ей писать данные. Далее вторым параметром мы передаем число 2, т.е. значение для записи в порт. Прошу обратить внимание, что двоика в десятичной системе счисления. Что происходит далее? Для лучшей визуализации процесса, переводим число 2 из десятичной в двоичную систему счисления. Каждый разряд двоичного числа справо на лево записывается по порядку в регистр начиная с младшего разряда D0 (вывод 2 порта) и заканчивая старшим D7 (вывод 9). Если вы переведете число 2 из десятичной в двоичную систему счисленияи дополните число по 8 разрядов (по числу разрядов в регистре) то получите 00000010 . Нулевой разряд двоичного числа - 0 (самую правый) записывается в D0, далее 1 записывается в D1. И так до конца, все 8 разрядов.

Ну что, устали немного пока прочитали? Сейчас станет понятнее. Давайте в регистр Data запишем число 245. Пишем код:

Int Address = 888; int data = 245; Out32(Address, data);

Опять переводим 245 в двоичную систему счисления и справо на лево записываем разряды числа в соответсвующие биты регистра. В итоге получим, что на выводах LPT порта под номерами 2,4,6-9 присутствует напряжение +5 В, на выводах 3,5 - ноль.

Ну что, теперь я думаю, с записью данных в регистр Data мы разобрались. Надо отметить, что диапозон десятичных чисел, которые можно записать в регистр Data лежит в пределах от 0 до 255 . Регистр он у нас 8-ми разрядный, значит максимальное число комбинации 0 и 1 на его выводах составляет 2 8 -1=256-1=255.


Чтение данных

Теперь давайте считаем ранее записанные данные в порт, а именно узнаем текущий статс регистра Data . Мы хотим узнать, на каких выводах регистра Data сейчас высокий уровень напряжения, а на каких низкий. Помните, выше мы записали в порт число 245? Давайте его сейчас получим из порта. Пишем код:

Int Address = 888; int data; data = Inp32(Address);

Inp32() - это функция для чтения данных из порта библиотеки inpout32.dll . Единственным параметром для нее является адрес того регистра, откуда мы хотим прочесть данные. На выходе она возвращает десятичное число, соответствующее текущему содержомому регистра. Выполнив этот код, переменная data будет содержать число 245. Что это значит? Чтобы разобраться, переводим число 245 из десятичной в двоичную и смело можем сказать что на выводах порта 2,4,6-9 сейчас +5 В а на выводах 3,5 0 В. (см. рисунок выше)


Запись/чтение данных в регистр Control

Теперь поуправляем регистром Control. Он однонаправленный, данные в него может записать только наша программа. Обратите внимание на несколько особенностей этого регистра. Во-первых, он содержит всего четыре рабочих вывода. Значит в него можно записать число в диапозоне от 0 до 2 4 -1=16-1=15. Во-вторых, он имеет очень непрятную особенность: некоторые из его выводов инвертированы, т.е. если вы на этот вывод пишете 1, то на ней устанавливается 0. И наоборот, читаете 1, а на самом деле там 0. Поэтому, значение записываемых данных и читаемых данных не совсем очевидны. Приведу пример записи числа в регистр Control. Пишем код:

Int Address = 890; int data = 10; Out32(Address, data);

И пример чтения:

Int Address = 890; int data; data = Inp32(Address);

Запись/чтение данных в регистр Status

Наконец, добрались до регистра Status . Он однонаправленный, данные в него может записать только внешнее устройство , т.е. мы в программе можем только читать содержимое этого регистра. Причитав данные из Status , и переведя их в двоичное число, сразу довольно трудно понять что же реально творится с напряжениями на выходах этого регистра. Во-первых, он тоже имеет инвертированные выводы, а во-вторых рабочими являются биты под номерами 4-7, а 0-3 не используются, и следовательно число записывается довольно хитро.

Возникает вопрос, а как эти данные на нем установить? Довольно просто. В качестве внешнего устройства, пока, будете выступать вы. Выполните такой код.

Int Address = 889; int data; data = Inp32(Address);

Вы получите некоторое число. Теперь возмите проводник и соедините им любой из земляных выводов порта (18-25) с каким-нибудь выводом регистра Status (10-13, 15), например с десятым. И снова выполните чтение. Вы получите другое число. Уберите проводник. Прочитав, получете исходное число. Как это работает? Исходно, на всех выводах этого регистра находится высокий уровень напряжения +5 В. Когда мы соеденили один из его выводов с землей, то на нем, соответственно, напряжение стало равным нулю, т.е. логический ноль. Можно попробовать замыкать и другие выводы регистра Status на землю, замыкать сразу несколько.

Следует заметить, что при таких опытах с регистром Status возникает не совсем понятная ситуация с другими выводами порта LPT. После первого замыкания выводов Status , начинают мигать выводы Data и Control . Это связано с тем, что порт LPT предназначен для подключения принтера, а выводы Status он использует, для того чтобы сообщить компьютеру некоторую служебную информацию. Изменения на выводах Status регестрирует системный драйвер операционной системы. Он же проводит и ответные действия, для нас наблюдаемые в виде периодического изменения состояния других выводов. Тут уж ни чего не поделаешь. Я обычно, просто в начале работы с портом далаю замыкание какой-нибудь линии регистра Status на землю и жду примерно минуту, пока драйвер не "утихомирится". После этого порт свободен, и новые операции над регистром Status не приводят к неконтролируемым процессам в порту.


© Дмитрий Иванов
2005-2006

На Хабре об управлении лампой через интернет, появилась идея управлять освещением дома с компьютера, а так как у меня уже настроено управление компьютером с сотового телефона, то это значит, что и светом можно будет управлять с того же телефона. После демонстрации статьи одному из моих коллег по работе, он сказал, что ему это как раз и нужно. Так как он часто за фильмами, которые смотрит на компьютере, засыпает. Компьютер через некоторое время после окончания фильма тоже засыпает и отключает монитор, а вот свет в комнате остается включённым. Т.е. было решено, что вещь это полезная, и я начал собирать информацию и детали для этого чуда.
Остальная информация под habracut (осторожно много картинок - трафик).

Схема устройства

За исходную схему была взята одна из схем , найденных в Internet и выглядела она вот так:

Но только с небольшим изменением: между 1-ым пином оптопары 4N25 и 2-ым пином LPT был добавлен резистор на 390 Ом, и еще добавлен светодиод для индикации включения. Схема была собрана в тестовом режиме, т.е. просто соединена проводами так как нужно и проверена. В этом варианте она просто включала и выключала старый советский фонарик.
Было решено, что если уже делать управление, то не для одного устройства, а минимум на 4 устройства (из расчёта: одна лампа на столе, люстра на два выключателя, запасная розетка). На данном этапе стало необходимо построение полной схемы устройства, начался выбор различных программ.
Были установлены:

  1. KiCAD
  2. Eagle
Посмотрев все их них я остановился на Eagle, так как в его библиотеке были «похожие» детали. Вот что получилось в нем:

На схеме использован порт DB9 т.е. обычный COM порт, это сделано из соображений экономии как места на плате, так и самих разъёмов (COM"вские у меня были), а так как мы будем использовать только 5 проводников, то этого нам хватит с запасом. Таким образом делаем еще и переходник с DB25 (LPT) на DB9 (COM), в моем случае делается он следующим образом:
LPT 2-9 pin = COM 1-8 pin - это управляющие пины данных;
LPT 18-25 pin (зачастую они соединены между собой) = COM 9 pin - это наша земля.
Так же в схеме используется дополнительное питание на 12В для питания реле, по плану это будет простое китайское зарядное или может быть крона на 9В (одно реле срабатывает нормально, надо проверить на 4 одновременно). Отдельное питание и гальваническая развязка с помощью оптопары используется для того чтобы обезопасить порт компьютера. При желании можно конечно запитаться от 12В блока питания компьютера, но это каждый делает сам и на свой страх и риск.

Необходимые детали для создания устройства
  1. COM порт - 1 шт
  2. коннектор питания - 1 шт
  3. светодиод зелёный - 4 шт
  4. оптопара 4n25 - 4 шт
  5. посадочное место под оптопару (у меня было только на 8 ног) - 4 шт
  6. резистор 390 Ом - 4 шт
  7. резистор 4,7 кОм - 4 шт
  8. транзистор КТ815Г - 4 шт
  9. реле HJR-3FF-S-Z - 4 шт
  10. зажимы на 3 контакта - 4 шт
  11. фольгированный текстолит

Подготовка схемы печатной платы

Попытавшись использовать Eagle для подготовки печатной платы я понял, что это будет сложновато и решил найти более простой вариант. Этим вариантом стала программа sprint layout 5 пусть она и в исполнении для windows, но без проблем запускается в wine под linux. Интерфейс у программы интуитивно понятный, на русском языке и в программе имеется достаточно понятная помощь (help). Поэтому все дальнейшие действия по разработке печатной платы производились в sprint layout 5 (далее SL5).
Хоть и многие используют данную программу для разработки плат своих устройств, в ней не оказалось необходимых мне деталей (даже в куче скачанных коллекций макросов). Поэтому пришлось сначала создать недостающие детали:
  1. COM порт (тот что был не совпал с моим, по отверстиям крепления)
  2. гнездо питания
  3. зажим на три контакта
  4. реле HJR-3FF-S-Z
Вид этих деталей:

После добавления необходимых деталей началось само проектирование печатной платы. Проходило оно в несколько попыток, было их около пяти. Каждый вариант платы печатался на картоне прокалывались отверстия и в них вставлялись детали. Собственно так и было выяснено, что мой COM порт не совпадает с тем который был в SL5. Так же всплыла небольшая ошибка в схеме реле - реально корпус реле был сдвинут на 2-3 мм. Естественно все ошибки были исправлены.
На первом печатном варианте выяснилось еще и не правильное подключение транзистора, были перепутаны два контакта.
После всех исправлений и подгонок получилось плата следующего вида:

В SL5 есть функция «Фотовид» для просмотра платы, вот как она выглядит в нем:

На финальном варианте платы будут еще немного подправлены дорожки, а в остальном она выглядит так же.

В SL5 так же есть удобный вариант печати платы, можно скрывать не нужные слои и выбирать цвет печати каждого слоя, что очень пригодилось.

Подготовка печатной платы

Плату решено было делать методом ЛУТ (лазерно-утюговая технология). Далее весь процесс в фото.

Вырезаем необходимого размера кусок текстолита.

Берем самую мелкую наждачку и аккуратно зачищаем медную поверхность.

После зачистки поверхности её необходимо промыть и обезжирить. Промывать можно водой, а обезжиривать ацетоном (в моем случае это был растворитель 646).
Далее печатаем на лазерном принтере на мелованной бумаге нашу плату, не забыв в принтере установить самую жирную печать (без экономии тонера). Этот вариант получился немного не удачным, так как размазался тонер, но другая попытка была в самый раз.

Теперь необходимо перенести рисунок с бумаги на текстолит. Для этого вырезаем рисунок и прикладываем его к текстолиту, стараемся его выровнять как нужно и после этого прогреваем утюгом. Необходимо тщательно прогреть всю поверхность, что бы тонер расплавился и прилип к медной поверхности. Потом даем плате немного остыть и идём мочить её под струей воды. Когда бумага достаточно хорошо промокнет её необходимо отделить от платы. На плате останется только прилипший тонер. Выглядит это так:

Далее необходимо подготовить раствор для травления. Я использовал для этого хлорное железо. На банке с хлорным железом написано, что раствор необходимо делать 1 к 3. Я немного отступил от этого и сделал 60 г хлорного железа на 240 г воды, т.е. получилось 1 к 4, не смотря на это травление платы происходило нормально, только немного медленнее. Обратите внимание на то, что процесс растворения сухого хлорного железа в воде идёт с выделением тепла, поэтому всыпать его в воду необходимо небольшими порциями и размешивать. Естественно для травления необходимо использовать не металлическую посуду, в моем случае это была пластиковая ёмкость (вроде от селёдки). У меня получился вот такой раствор:

Перед тем как опустить плату в раствор, я с помощью скотча приклеил к её обратной стороне леску, что бы было удобнее доставать и переворачивать плату. Если раствор попадет на руки надо быстро его смыть с мылом (мыло его нейтрализует), но пятна могут все равно остаться, все зависит от конкретных условий. Пятна с одежды вообще не выводятся, но мне повезло этого не проверить на себе. Погружать плату в раствор надо медью вниз и не всю плашмя, а под углом. Время от времени плату желательно очищать от отработки, так как она мешает дальнейшему травлению. Делать это можно при помощи ватных палочек.

Весь процесс травления у меня занял 45 минут, хватило бы и 40 минут, но я был просто занят ещё одним делом.
После травления промываем плату с мылом отрываем скотч с леской и получаем:

Внимание! Не выливайте раствор хлорного железа в раковину (канализацию) - это может повредить металлические детали раковины, да и вообще раствор может ещё пригодиться.
Далее нам необходимо смыть тонер, это успешно делается тем же растворителем 646, который использовался для обезжиривания (долгий контакт растворителя с кожей может её повредить).

Следующим шагом является сверление отверстий. У меня на плате предусмотрены были отверстия 1мм и 1.5 мм изначально, так как найти более тонких свёрл не удалось. Так же найти у нас в городе цанговый патрон для крепления его на электромоторчик не удалось, поэтому все делалось большой дрелью.

Первое устройство подошло

На первый раз я взял только два сверла, а при использовании такой дрели этого оказалось мало. Одно сверло сломалось, а второе погнулось. Все что я успел просверлить в первый день:

На следующий день я купил пять свёрл. И их как раз хватило, так как если они не ломаются (кстати из пятёрки сломал только одно), то тупятся, а при сверлении тупыми - портятся дорожки, медь начинает отслаиваться. После полного сверления платы получаем:

После сверления необходимо провести лужение платы. Для этого я использовал старый способ - паяльник, флюс ТАГС и олово. Хотелось попробовать с использованием сплава Розе, но его не найти у нас в городе.

После лужения получаем следующий результат:

Далее необходимо промыть плату для удаления остатков флюса, так как ТАГС водоотмывной, то делать это можно или водой или спиртом. Я сделал что-то среднее - отмывал старой водкой и протирал ватными палочками. После всех этих действий наша плата готова.

Монтаж деталей

Для проверки правильности платы изначально собираю только одну(из четырёх) линию деталей, мало ли где закралась ошибка.

После монтажа деталей идём и подключаем устройство к компьютеру через LPT, для этого спаян переходник с DB25(LPT) на DB9(COM) в следующем виде:

  • 2 пин DB25 к 1 пину DB9
  • 3 пин DB25 к 2 пину DB9
  • 4 пин DB25 к 3 пину DB9
  • 5 пин DB25 к 4 пину DB9
  • 6 пин DB25 к 5 пину DB9
  • 7 пин DB25 к 6 пину DB9
  • 8 пин DB25 к 7 пину DB9
  • 21 пин DB25 (можно любой с 18 по 25) к 9 пину DB9
Так как в качестве провода использовалась обычная витая пара, то не хватило одного проводка, но для данного устройства достаточно только пяти проводов, так что данный вариант подходит. В качестве включаемой нагрузки у нас выступает простой советский фонарик. Ну и в качестве блока питания - универсальный китайский блок питания (4 коннектора и питание от 3 до 12 в). Вот все в сборе:

А вот уже устройство работает:

На этом закончился ещё один вечер и монтаж остальных деталей был оставлен на следующий день.

А вот и уже полностью собранное устройство:

Ну и небольшое видео о том как это работает (качество не очень, не было чем снять нормально)

Вот и все, осталось только найти нормальный корпус для устройства и запускать его в дело.

Программная часть

Естественно для управления LPT портом нужно какое-то ПО, но так как у меня дома linux, то было решено просто написать простейшую программку самому, а в последствии её уже дописать и адаптировать как надо. Выглядела она примерно так:
#include
#include
#include
#include
#define BASE 0x378
#define TIME 100000
int main ()
{
int x = 0x0F;
int y = 0x00;
if (ioperm (BASE, 1, 1))
{
perror ("ioperm()");
exit (77);
}
outb (x, BASE);
return 0;
}

Данная программка отправляет в LPT порт 0x0F = 00001111, т.е. подает 1 на 2-5 пины (Data0-Data3), а это и есть наше управляющее напряжение между 2-5 пинами и землей (18-25 пины), таким образом будут включаться все четыре реле. Точно так же действует программа для отправки 0x00 в порт для отключения, просто вместо x отправляется y - outb (y, BASE). Еще можно прочитать состояние порта:
#define BASEPORT 0x378 /* lp1 */
...
printf("статус: %d\n", inb(BASEPORT));
...

Единственный нюанс этой программки в том, что её необходимо выполнять от root, так как простому пользователю не доступна функция ioperm. Думаю, как решать такую проблему можно не рассказывать, каждый выберет более подходящий ему вариант.

В последствии программа была доработана так, что бы передавая ей параметры командной строки можно было указывать с каким устройством и что сделать.
Вывод «sw --help»:
Программа для управления реле через LPT порт.
У программы может быть один или два параметра.
Формат параметров: sw [номер устройства] [действие]
номер устройства - от 1 до 8
действие - "on", "off", "st" - включение, выключение, статус
Пример: "sw 2 on" для включения второго устройства или "sw --help" для вывода помощи

PS если кому понадобится, то потом могу где-нибудь выложить файл схемы платы в sl5 и исходник программки управления.

Параллельный порт и РпР

Большинство современных периферийных устройств, подключаемых к LPT-nop-ту, поддерживает стандарт 1284 и функции РпР. Для поддержки этих функций компьютером с аппаратной точки зрения достаточно иметь контроллер интерфейса, соответствующий стандарту 1284. Если подключаемое устройство поддерживает РпР, оно по протоколу согласования режимов 1284 способно «договориться» с портом, представляющим «интересы» компьютера, о возможных режимах обмена. Далее, для работы РпР подключенное устройство должно сообщить операционной системе все необходимые сведения о себе. Как минимум это идентификаторы производителя, модели и набор поддерживаемых команд. Более развернутая информация об устройстве может содержать идентификатор класса, подробное описание и идентификатор устройства, с которым обеспечивается совместимость. В соответствии с принятой информацией для поддержки данного устройства операционная система может предпринять действия по установке требуемого программного обеспечения.

Устройства с поддержкой РпР распознаются ОС на этапе ее загрузки, если, конечно же, они подключены к порту интерфейсным кабелем и у них включено пита-ние. Если ОС Windows обнаруживает подключенное устройство РпР, отличающееся от того, что прописано в ее реестре для данного порта (или просто новое устройство), она пытается установить требуемые для устройства драйверы из ди­стрибутива ОС или из комплекта поставки нового устройства. Если Windows не желает замечать вновь подключенного устройства РпР, это может свидетельствовать о неисправности порта или кабеля. Система РпР не работает, если устройство под­ключается дешевым «не двунаправленным» кабелем, у которого отсутствует связь по линии Selectln# (контакт 17 порта LPT и контакт 36 разъема Centronics).

Обычно LPT-порт используют для подключения принтера (см. п. 8.3.1), однако этим его применение не исчерпывается.

Для связи двух компьютеров по параллельному интерфейсу применяются различные кабели в зависимости от режимов используемых портов. Самый простой и медленный - полубайтный режим, работающий на всех портах. Для этого режима в кабеле достаточно иметь 10 сигнальных и один общий провод. Распайка разъемов кабеля приведена в табл. 1.11. Связь двух PC данным кабелем поддерживается стандартным ПО типа Interlnk из MS-DOS или Norton Commander.

Высокоскоростная связь двух компьютеров может выполняться и в режиме ЕСР (режим ЕРР неудобен, поскольку требует синхронизации шинных циклов ввода-вывода двух компьютеров).

Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим (Bi-Di), поскольку основной поток - ввод. Луч­ше использовать порт ЕСР, если этот режим поддерживается сканером (или ЕРР, что маловероятно).


Подключение внешних накопителей (Iomega Zip Drive, CD-ROM и др.), адаптеров ЛВС и других симметричных устройств ввода-вывода имеет свою специфику. В режиме SPP наряду с замедлением работы устройства заметна принципиальная асимметрия этого режима: чтение данных происходит в два раза медленнее, чем (весьма небыстрая) запись. Применение двунаправленного режима (Bi-Di или PS/2 Туре 1) устранит эту асимметрию - скорости сравняются. Только перейдя на ЕРР или ЕСР, можно получить нормальную скорость работы. В режиме ЕРР или ЕСР подключение к LPT-порту почти не уступает по скорости подключению через ISA-контроллер. Это справедливо и при подключении устройств со стандартным ин­терфейсом шин к LPT-портам через преобразователи интерфейсов (например, LPT - IDE, LPT - SCSI, LPT - PCMCIA). Заметим, что винчестер IDE, под­ключенный через адаптер к LPT-порту, для системы может быть представлен как устройство SCSI (это логичнее с программной точки зрения).

2. Последовательные интерфейсы

Последовательный интерфейс для передачи данных исполь­зует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно. Отсюда - название интерфейса и порта. Английские термины - Serial Interface и Serial Part (иногда их неправильно переводят как «серийные»). Последовательная передача позволяет сокра­тить количество сигнальных линий и увеличить дальность связи. Характерной особенностью является применение не-ТТЛ сигналов. В ряде последовательных интерфейсов при­меняется гальваническая развязка внешних (обычно вход­ных) сигналов от схемной земли устройства, что позволяет соединять устройства, находящиеся под разными потенциа­лами. Ниже будут рассмотрены интерфейсы RS-232C, RS-422А, RS-423A, RS-485, токовая петля, MIDI, а также СОМ-порт.

2.1. Способы последовательной передачи

Последовательная передача данных может осуществляться в асинхронном или синхронном режимах. При асинхронной пе­редаче каждому байту предшествует старт-бит, сигнализи­рующий приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета (четности,). Завер­шает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посыл­ками (рис. 2.1). Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами воз­можны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имею­щий всегда строго определенное значение (логический 0), обес­печивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-де­литель опорной частоты, обнуляемый в момент приема нача­ла старт-бита. Этот счетчик генерирует внутренние стробы, по которым приемник фиксирует последующие принимаемые

биты. В идеале стробы располагаются в середине битовых интервалов, что позволяет принимать данные и при незна­чительном рассогласовании скоростей приемника и пере­датчика. Очевидно, что при передаче 8 бит данных, одного контрольного и одного стоп-бита предельно допустимое рас­согласование скоростей, при котором данные будут распоз­наны верно, не может превышать 5%. С учетом фазовых ис­кажений и дискретности работы внутреннего счетчика синхронизации реально допустимо меньшее отклонение час­тот. Чем меньше коэффициент деления опорной частоты внут­реннего генератора (чем выше частота передачи), тем больше погрешность привязки стробов к середине битового интерва­ла, и требования к согласованности частот становятся более строгими. Чем выше частота передачи, тем больше влияние искажений фронтов на фазу принимаемого сигнала. Взаимо­действие этих факторов приводит к повышению требований к согласованности частот приемника и передатчика с ростом частоты обмена.

Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возмож­ные ошибки передачи:

» Если принят перепад, сигнализирующий о начале посыл­ки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логи­ческой единицы, старт-бит считается ложным и прием­ник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может и не сообщать.

« Если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уро­вень логического нуля, фиксируется ошибка стоп-бита.

"« Если применяется контроль четности, то после посылки бит данных передается контрольный бит. Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки.

Контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии:

при этом принимаются логический нуль, который сначала трактуется как старт-бит, и нулевые биты данных, потом срабатывает контроль стоп-бита.

Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоро­стей обмена: 50, 75, 110, 150,300,600,1200,2400,4800,9600, 19 200, 38 400, 57 600 и 115 200 бит/с. Иногда вместо еди­ницы измерения «бит/с» используют «бод» (baud), но при рассмотрении двоичных передаваемых сигналов это некор­ректно. В бодах принято измерять частоту изменения со­стояния линии, а при недвоичном способе кодирования (ши­роко применяемом в современных модемах) в канале связи скорости передачи бит (бит/с) и изменения сигнала (бод) могут отличаться в несколько раз (подробнее см. в прило­жении А).

Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы распространены незначительно). Коли­чество стоп-бит может быть 1, 1,5 или 2 («полтора бита» означает только длительность стопового интервала).

Асинхронный обмен в PC реализуется с помощью СОМ-пор­та с использованием протокола RS-232C.

Синхронный режим передачи предполагает постоянную ак­тивность канала связи. Посылка начинается с синхробайта, за которым сразу же следует поток информационных бит. Если у передатчика нет данных для передачи, он заполняет паузу непрерывной посылкой байтов синхронизации. Оче­видно, что при передаче больших массивов данных наклад­ные расходы на синхронизацию в данном режиме будут ниже, чем в асинхронном. Однако в синхронном режиме необхо­дима внешняя синхронизация приемника с передатчиком, поскольку даже малое отклонение частот приведет к ис­кажению принимаемых данных. Внешняя синхронизация возможна либо с помощью отдельной линии для передачи сигнала синхронизации, либо с использованием самосинхронизирующего кодирования данных, при котором на сто­роне приемника из принятого сигнала могут быть выделены импульсы синхронизации. В любом случае синхронный ре­жим требует дорогих линий связи или оконечного оборудо­вания. Для PC существуют специальные платы - адаптеры SDLC (дорогие), поддерживающие синхронный режим об­мена. Они используются в основном для связи с большими машинами (mainframes) IBM и мало распространены. Из синхронных адаптеров в настоящее время применяются адап­теры интерфейса V.35.

На физическом уровне последовательный интерфейс имеет различные реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов. Существует ряд родственных меж­дународных стандартов: RS-232C, RS-423A, RS-422A и RS-485. На рис. 2.2 приведены схемы соединения приемни­ков и передатчиков, а также показаны ограничения на дли­ну линии (L) и максимальную скорость передачи данных (V).

Несимметричные линии интерфейсов RS-232C и RS-423A имеют самую низкую защищенность от синфазной помехи, хотя дифференциальный вход приемника RS-423A несколько смягчает ситуацию. Лучшие параметры имеет двухточеч­ный интерфейс RS-422A и его магистральный (шинный) аналог RS-485, работающие на симметричных линиях свя­зи. В них для передачи каждого сигнала используются диф­ференциальные сигналы с отдельной (витой) парой прово­дов.

В перечисленных стандартах сигнал представляется потен­циалом. Существуют последовательные интерфейсы, где информативен ток, протекающий по общей цепи передат­чик-приемник - «токовая петля» и MIDI. Для связи на ко­роткие расстояния приняты стандарты беспроводной инф­ракрасной связи. Наибольшее распространение в PC получил простейший из перечисленных - стандарт RS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной автоматике широко применяется RS-485, а также RS-422A, встречаю­щийся и в некоторых принтерах. Существуют преобразо­ватели сигналов для согласования этих родственных ин­терфейсов.

2.2. Интерфейс RS-232C

Интерфейс предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные (ООД - оконечное оборудование данных или АПД - аппаратура передачи дан­ных; DTE - Data Terminal Equipment), к оконечной аппарату­ре каналов данных (АКД; DCE - Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, прин­тер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключе­ния является соединение двух устройств АПД. Полная схе­ма соединения приведена на рис. 2.3. Интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АПД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля (рис. 2.4).

Стандарт описывает управляющие сигналы интерфейса, пе­ресылку данных, электрический интерфейс и типы разъе­мов. В стандарте предусмотрены асинхронный и синхрон­ный режимы обмена, но СОМ-порты поддерживают только асинхронный режим. Функционально RS-232C эквивалентен стандарту МККТТ V.24/ V.28 и стыку С2, но они имеют раз­личные названия сигналов.

2.2.1. Электрический интерфейс

Стандарт RS-232C использует несимметричные передатчи­ки и приемники - сигнал передается относительно общего провода - схемной земли (симметричные дифференциаль­ные сигналы используются в других интерфейсах - напри­мер, RS-422). Интерфейс НЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ГАЛЬВАНИ­ЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ устройств. Логической единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне -12...-3 В. Для линий управляющих сигналов это состояние называется ON («включено»), для линий последовательных данных - MARK. Логическому нулю соответствует диапазон +3...+12 В. Для линий управляющих сигналов состояние называется OFF («выключено»), а для линий последователь­ных данных - SPACE. Диапазон -3...+3 В - зона нечувстви­тельности, обусловливающая гистерезис приемника: состоя­ние линии будет считаться измененным только после пересечения порога (рис. 2.5). Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах -12...-5 В и +5...+12 В для представления единицы и нуля соответствен­но. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное воспри­ятие сигналов. Интерфейс предполагает наличие ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕ­НИЯ для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.

Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отклю­ченном питании. Иначе разность невыровненных потенциа­лов устройств в момент коммутации может оказаться при­ложенной к выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.

Для интерфейса RS-232C специально выпускаются буфер­ные микросхемы приемников (с гистерезисом и передатчи­ком двуполярного сигнала). При несоблюдении правил за­земления и коммутации они обычно являются первыми жертвами «пиротехнических» эффектов. Иногда их устанав­ливают в «кроватках», что облегчает замену. Цоколевка мик­росхем формирователей сигналов RS-232C приведена на рис. 2.6. Часто буферные схемы входят прямо в состав ин­терфейсных БИС. Это удешевляет изделие, экономит место на плате, но в случае аварии оборачивается крупными фи­нансовыми потерями. Вывести из строя интерфейсные мик­росхемы замыканием сигнальных цепей маловероятно: ток короткого замыкания передатчиков обычно не превосходит 20 мА.

Стандарт RS-232C регламентирует типы применяемых разъе­мов.

На аппаратуре АПД (в том числе на СОМ-портах) принято устанавливать вилки (male - «папа») DB-25P или более ком­пактный вариант - DB-9P. Девятиштырьковые разъемы не имеют контактов для дополнительных сигналов, необходи­мых для синхронного режима (в большинстве 25-штырько-вых разъемов эти контакты не используются).

На аппаратуре АКД (модемах) устанавливают розетки (female - «мама») DB-25Swm DB-9S.

Это правило предполагает, что разъемы АКД могут подклю­чаться к разъемам АПД непосредственно или через переход­ные «прямые» кабели с розеткой и вилкой, у которых кон­такты соединены «один в один». Переходные кабели могут являться и переходниками с 9- на 25-штырьковые разъемы (рис. 2.7).

Если аппаратура АПД соединяется без модемов, то разъемы устройств (вилки) соединяются между собой нуль-модемным кабелем (Zero-modem или Z-modem), имеющим на обоих кон­цах розетки, контакты которых соединяются перекрестно по одной из схем, приведенных на рис. 2.8.

Если на каком-либо устройстве АПД установлена розетка - это почти стопроцентный признак того, что к другому уст­ройству оно должно подключаться прямым кабелем, анало­гичным кабелю подключения модема. Розетка устанавли­вается обычно на тех устройствах, у которых удаленное подключение через модем не предусмотрено.

В табл. 2.1 приведено назначение контактов разъемов СОМ-портов (и любой другой аппаратуры АПД). Контакты разъема DB-25S определены стандартом EIA/TIA-232-E, разъем DB-9S описан стандартом EIA/ TIA-574. У модемов назва­ние цепей и контактов такое же, но роли сигналов (вход-выход) меняются на противоположные.

Подмножество сигналов RS-232C, относящихся к асинхрон­ному режиму, рассмотрим с точки зрения СОМ-порта PC. Следует помнить, что активному состоянию сигнала («вклю­чено») и логической единице передаваемых данных соответ­ствует отрицательный потенциал (ниже -3 В) сигнала ин­терфейса, а состоянию «выключено» и логическому нулю - положительный (выше +3 В). Назначение сигналов интер­фейса приведено в табл. 2.2.

1*- шлейф 8-битных мультикарт.

2*- шлейф 16-битных мультикарт и портов на системных платах. 3*- вариант шлейфа портов на системных платах. 4*- широкий шлейф к 25-контактному разъему.

2.2.2. Управление потоком данных

Для управления потоком данных (Flow Control) могут ис­пользоваться два варианта протокола - аппаратный и про­граммный. Иногда управление потоком путают с квитиро­ванием, но это разные методы достижения одной цели - согласования темпа передачи и приема. Квитирование (Handshaking) подразумевает посылку уведомления о полу­чении элемента, в то время как управление потокам предпо­лагает посылку уведомления о невозможности последующе­го приема данных.

Аппаратный протокол управления потоком RTS/CTS (Hardware Flow Control) использует сигнал CTS, который поз­воляет остановить передачу данных, если приемник не готов к их приему (рис. 2.9). Передатчик «выпускает» очередной байт только при включенной линии CTS. Байт, который уже начал передаваться, задержать сигналом CTS невозможно (это гарантирует целостность посылки). Аппаратный протокол обеспечивает самую быструю реакцию передатчика на состо­яние приемника. Микросхемы асинхронных приемопередат­чиков имеют не менее двух регистров в приемной части -

сдвигающий, для приема очередной посылки, и хранящий, из которого считывается принятый байт. Это позволяет реали­зовать обмен по аппаратному протоколу без потери данных.

Аппаратный протокол удобно использовать при подключе­нии принтеров и плоттеров, если они его поддерживают (рис. 2.10). При непосредственном (без модемов) соедине­нии двух компьютеров аппаратный протокол требует пере­крестного соединения линий RTS - CTS.

Если аппаратный протокол не используется, у передающего терминала должно быть обеспечено состояние «включено» на линии CTS перемычкой RTS - CTS. В противном случае передатчик будет «молчать».

Программный протокол управления потоком XON/XOFF пред­полагает наличие двунаправленного канала передачи данных. Работает протокол следующим образом: если устройство, принимающее данные, обнаруживает причины, по которым не может их дальше принимать, оно по обратному последо­вательному каналу посылает байт-символ XOFF (13h). Про­тивоположное устройство, приняв этот символ, приостанав­ливает передачу. Когда принимающее устройство снова становится готовым к приему данных, оно посылает символ

XON (llh), приняв который противоположное устройство возобновляет передачу. Время реакции передатчика на из­менение состояния приемника по сравнению с аппаратным протоколом увеличивается по крайней мере на время пере­дачи символа (XON или XOFF) плюс время реакции програм­мы передатчика на прием символа (рис. 2.11). Из этого сле­дует, что данные без потерь могут приниматься только приемником, имеющим дополнительный буфер принимае­мых данных и сигнализирующим о неготовности заблаго­временно (имея в буфере свободное место).

Преимущество программного протокола заключается в от­сутствии необходимости передачи управляющих сигналов интерфейса - минимальный кабель для двустороннего об­мена может иметь только 3 провода (см. рис. 2.8а). Недо­статком, кроме требования наличия буфера и большего вре­мени реакции (снижающего общую производительность канала из-за ожидания сигнала XON), является сложность реализации полнодуплексного режима обмена. В этом слу­чае из потока принимаемых данных должны выделяться (и обрабатываться) символы управления потоком, что ограни­чивает набор передаваемых символов. Минимальный вари­ант кабеля для подключения принтера (плоттера) с прото­колом XON/XOFF приведен на рис. 2.12.

Кроме этих двух распространенных стандартных протоко­лов, поддерживаемых и ПУ, и ОС, существуют и другие. Некоторые плоттеры с последовательным интерфейсом ис­пользуют программное управление, но посылают не стан­дартные символы XON/XOFF, а слова (ASCII-строки). Такой обмен на уровне системной поддержки протокола практи­чески не поддерживается (эти плоттеры непосредственно«разговаривают» с прикладной программой). Конечно, можно написать драйвер СОМ-порта (перехватчик INT 14h), но не­обходимость обработки в нем текстовых сообщений от уст­ройства вывода обычно не вызывает восторга у системного программиста. Кабель для подключения совпадает с приве­денным на рис. 2.12.

2.3. Интерфейс «токовая петля»

Распространенным вариантом последовательного интерфей­са является токовая петля. В ней электрическим сигналом является не уровень напряжения относительно общего про­вода, а ток в двухпроводной линии, соединяющей приемник и передатчик. Логической единице (состоянию «включено») соответствует протекание тока 20 мА, а логическому нулю - отсутствие тока. Такое представление сигналов для описан­ного формата асинхронной посылки позволяет обнаружить обрыв линии - приемник заметит отсутствие стоп-бита (об­рыв линии действует как постоянный логический нуль).

Токовая петля обычно предполагает гальваническую развяз­ку входных цепей приемника от схемы устройства. При этом источником тока в петле является передатчик (этот вариант называют активным передатчиком). Возможно и питание от приемника (активный приемник), при этом выходной ключ передатчика может быть также гальванически развязан с ос­тальной схемой передатчика. Существуют упрощенные ва­рианты без гальванической развязки, но это уже вырожден­ный случай интерфейса. Токовая петля с гальванической развязкой позволяет пере­давать сигналы на расстояния до нескольких километров. Расстояние определяется сопротивлением пары проводов и уровнем помех. Поскольку интерфейс требует пары прово­дов для каждого сигнала, обычно используют только два сиг­нала интерфейса. В случае двунаправленного обмена при­меняются только сигналы передаваемых и принимаемых данных, а для управления потоком используется программ­ный метод XON/XOFF. Если двунаправленный обмен не тре­буется, используют одну линию данных, а для управления потоком обратная линия задействуется для сигнала CTS (ап­паратный протокол) или встречной линии данных (про­граммный протокол).

Преобразовать сигналы RS-232C в токовую петлю можно с помощью несложной схемы (рис. 2.13). Здесь принтер под­ключается по токовой петле к СОМ-порту с аппаратным управлением потоком. Для получения двуполярного сигна­ла, требуемого для входных сигналов СОМ-порта, приме­няется питание от интерфейса.

При надлежащем ПО одной токовой петлей можно обеспечить двунаправленную полудуплексную связь двух устройств. При этом каждый приемник «слышит» как сигналы передатчика на противоположной стороне канала, так и сигналы своего передатчика. Они расцениваются коммуникационными паке­тами просто как эхо-сигнал. Для безошибочного приема пе­редатчики должны работать поочередно.

2.4. Интерфейс MIDI

Цифровой интерфейс музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digital Interface) является двунаправ­ленным последовательным асинхронным интерфейсом с ча­стотой передачи 31,25 Кбит/с. Этот интерфейс, разработан­ный в 1983 году, стал фактическим стандартом для сопряжения компьютеров, синтезаторов, записывающих и воспроизводящих устройств, микшеров, устройств специаль­ных эффектов и другой электромузыкальной техники.

В интерфейсе применяется таковая петля 10 мА (возможно 5 мА) с гальванической развязкой входной цепи. Это исклю­чает связь «схемных земель» соединяемых устройств через интерфейсный кабель, устраняя помехи, крайне нежелатель­ные для звуковой техники. Снижению интерференционных помех служит и выбор частоты передачи, которая совпадает с одним из значений частот квантования, принятых в циф­ровой звукозаписи.

Асинхронная посылка содержит старт-бит, 8 бит информации и 1 стоп-бит, контроль четности отсутствует. Старший бит посылки является признаком «команда/данные». Его нуле­вое значение указывает на наличие семи бит данных в млад­ших разрядах. При единичном значении биты содер­жат код команды, а биты - номер канала. Команды могут быть как адресованными конкретному каналу, так и широ­ковещательными безадресными. К последней группе отно­сятся команды старта, стопа и отметки времени, обеспечи­вающие синхронизацию устройств (система синхронизации MIDI Sync и МТС - MIDI Time Code).

Интерфейс определяет три типа портов: MIDI-In, MIDI-Out nMIDI-Thru.

Входной порт MIDI-In представляет собой вход интерфейса «токовая петля 10 мА», гальванически развязанного от при­емника оптроном с быстродействием не хуже 2 мкс. Устрой­ство отслеживает информационный поток на этом входе и реагирует на адресованные ему команды и данные.

Выходной порт MIDI-Out представляет собой выход источ­ника тока 10 мА, гальванически связанного со схемой уст- ройства. Ограничительные резисторы предохраняют выход­ные цепи от повреждения при замыкании на землю или ис­точник 5 В. На выход подается информационный поток от данного устройства. В потоке может содержаться и транс­лированный входной поток.

Транзитный порт MIDI-Thru (не обязателен) служит для ре­трансляции входного сигнала.

В качестве разъемов применяются 5-контактные разъемы DIN, распространенные в бытовой звуковой аппаратуре. На всех устройствах устанавливаются розетки, на кабелях - вилки. Все соединительные кабели MIDI унифицированы (рис. 2.14). Контакт 2 - экран кабеля - соединяется с общим проводом только на стороне передатчика (на разъемах MIDI-Out и MIDI-Thru).

В маркировке входов и выходов, указанной около разъемов, бывают разночтения. Одни производители пишут «In» или «Out» в соответствии с функцией разъема данного устрой­ства (и это) правильно), тогда любой кабель соединяет «In» и «Out». Другие считают, что подпись должна обозначать функ­цию подключаемого устройства. Тогда кабель будет соединять разъемы с обозначениями «In» - «In» и «Out» - «Out».

Интерфейс позволяет объединить группу до 16 устройств в локальную сеть. Топология должна подчиняться правилу:

вход MIDI-In одного устройства должен подключаться к выходу MIDI-Out или MIDI-Thru другого. При планирова­нии MIDI-сети необходимо руководствоваться информа­ционными потоками и связью устройств. Управляющие устройства - клавиатуры, секвенсоры (в режиме воспроиз- ведения), источники синхронизации - должны находиться перед управляемыми. Если устройства нуждаются в двуна­правленном обмене, они соединяются в кольцо. Возможно применение специальных мультиплексоров, позволяющих логически коммутировать несколько входных потоков в один выходной. Вырожденным случаем кольца является двуна­правленное соединение двух устройств. Несколько вариан­тов соединения приведено на рис. 2.15.

В PC MIDI-порт имеется на большинстве звуковых адапте­ров, его сигналы выведены на неиспользуемые контакты (12 и 15) разъема игрового адаптера. Для подключения устройств MIDI требуется переходной адаптер, реализующий интер­фейс «токовая петля». Переходной адаптер обычно встраи­вается в специальный кабель, схема которого приведена на рис. 2.16. Некоторые модели PC имеют встроенные адапте­ры и стандартные 5-штырьковые разъемы MIDI.

В PC для интерфейса MIDI применяются порты, совмести­мые с контроллером MPU-401 (Roland) в режиме UART. В пространстве ввода/вывода MPU-401 занимает два смеж­ных адреса MPU (обычно 330h) и MPU+1:

"» Порт DATA (адрес MPU+0) - запись и считывание байт, передаваемых и принимаемых по интерфейсу MIDI. Порт STATUS/COMMAND (адрес MPU+1) - чтение со­стояния / запись команд (запись - только для интеллек­туального режима). В байте состояния определены сле­дующие биты:

Бит 7 - DSR (Data Set Ready) - готовность (DSR-0) при­нятых данных для чтения. Бит устанавливается в «I», когда все принятые байты считаны из регистра данных.

Бит 6 - DRR (Data Read Ready) - готовность (DRR=0) UART к записи в регистр данных или команд. Условие готовности к записи не возникнет, если приемник имеет непрочитанный байт данных.

На некоторых системных платах применяются БИС контрол­леров интерфейсов, в которых UART, используемая для СОМ-порта, конфигурированием через BIOS SETUP может быть переведена в режим MIDI-порта.

Весьма советуем с ним познакомиться. Там Вы найдете много новых друзей. Кроме того, это наиболее быстрый и действенный способ связаться с администраторами проекта. Продолжает работать раздел Обновления антивирусов - всегда актуальные бесплатные обновления для Dr Web и NOD. Не успели что-то прочитать? Полное содержание бегущей строки можно найти по этой ссылке .

Работа с LPT-портом в Win NT/2000/XP

LPT-порт (L ine P rinT er) - порт параллельного интерфейса, который изначально создавался для подключения принтера. BIOS обеспечивает поддержку LPT-порта, необходимую для организации вывода по интерфейсу Centronics. Адресное пространство порта занимает диапазон &H378-&H37F

LPT-порт имеет 12 выходных и 5 входных линий. Такое довольно большое количество линий делает возможным подключение к порту несложной аппаратуры, возможно даже не имеющей своего микроконтроллера. Поэтому этот порт, несмотря на исчезновение принтеров с LPT-интерфейсом, активно используется для подключения простых программаторов микросхем памяти, JTAG-интерфейсов для перепрошивки (замены программного обеспечения) спутниковых рессиверов, DVD-плееров и другой электронной техники. Популярен LPT-порт и у моддеров, поскольку позволяет подключить к компьютеру LCD-дисплеи без изготовления сложных плат-интерфейсов.

Windows 2000/XP не позволяет приложениям обращаться к портам ввода-вывода напрямую. Для этого нужно использовать драйвер, работающий в KERNEL-mode (в режиме ядра операционной системы).

Ограничение доступа к портам ввода-вывода для обычных прикладных программ (работающих в пользовательском режиме) позволяет сделать операционную систему более стабильной. Хотя с другой стороны никто не мешает программисту написать драйвер, обращающийся к портам.

Интересно, что для процессора Intel x86 можно написать драйвер, использующий один из двух принципиально разных подходов. Первый вариант - драйвер сам обращается к портам, а прикладная программа только указывает драйверу, что делать. Этот вариант в общем случае является стандартным и предпочтительным.

Для решения проблемы существуют четыре популярных варианта драйверов, позволяющих прикладной программе обращаться к портам ввода-вывода: драйвер DLPortIO , драйвер UserPort , драйвер GiveIO.sis , драйвер Port95nt .

Все четыре варианта практически равноценны.

Драйвер DLPortIO

DLportIO - драйвер доступа к портам из пакета DriverLINX от Scientific Software Tools, Inc. (http://www.sstnet.com) в сокращённом виде (без описания и лишней документации). Для нормальной работы программ обслуживания LCD-индикаторов можно порекомендовать именно этот вариант драйвера .

Собственно драйвер состоит из двух составляющих:
. DLPortIO.dll - Win32 DLL, обеспечивающая аппаратные функции ввода/вывода и
. DLPortIO.sys - драйвер для WinNT, работающий в режиме ядра ОС (не требуется для Win95/98)

В установочном пакете драйвера, помимо этих двух компонентов, есть ещё файл Install.exe, перемещающий два вышеназванных в папку драйверов Windows и регистрирующий их в системе.

Больше писать про этот драйвер и нечего. Настройка не требуется. Скачали, установили, пользуемся. Не забываем заглянуть в конец статьи и почитать обеспечения работоспособности LPT-порта.

Установка элементарная - запускаем файл Install.exe, устанавливаем. По окончанию установки заглядываем в папку C:\Windows\System32\drivers и проверяем наличие двух файлов драйвера (DLPortIO.sys и DLPortIO.dll). Если видим, что эти файлы так и не скопировались, берем их из установочного пакета и копируем вручную. Не переживайте, с компьютером ничего плохого не случится. Перегружаем компьютер и работаем с LPT-портом.

Если вдруг, в результате манипуляций с оборудованием, вы получите от драйвера сообщение такого плана: "dlportio.sys device driver not loaded. Port I/O will have no effect", не стоит паниковать. Исправляется эта проблема так:
. Запускаем regedit.
. Заходим в реестре в ветку HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\ .
. В папке dlportio изменяем значение параметра Start на 1 .
. Перезагружаем компьютер.

Драйвер UserPort

Драйвер UserPort открывает доступ к портам в Win NT/2000/XP для программ. Этим вариантом драйвера LPT-порта чаще всего пользуются "технари", работающие с программаторами и JTAG"ами, поскольку драйвер имеет хоть какие-то конфигурирующие настройки. Для работы программ обслуживания LCD-индикаторов его так же можно использовать.

В архиве драйвера имеются три файла:
. UserPort.sys - драйвер для WinNT, работающий в режиме ядра ОС,
. UserPort.exe - программа для настройки драйвера и
. UserPort.pdf - файл описания.

Установка UserPort:
. 1. Распакуйте архив в отдельную папку.
. 2. Скопируйте файл UserPort.sys в C:\Windows\System32\drivers

Настройка UserPort:
. Запустите UserPort.exe.
. Перед нами появится панель с 2-мя окошками.

Левое окошко относится к работе программы в ДОС окне, правое на полном экране. По умолчанию в них прописаны номера портов LPT - все их можно удалить с помощью кнопки "Remove". В оба окна нужно вписать нужные номера портов, которые планируется использовать.

Для использования с драйвера с большинством программаторов, JTAG"ов и программ обслуживания дисплеев, добавьте в левую колонку следующие параметры:
378 , 379 и 37A для LPT1
278 , 279 и 27A для LPT2 (Если в BIOS"е переназначен адрес LPT-порта).

Поясню, что означают цифры. 0x378 - это адрес порта.
. Адрес 0x378 называется базовым и служит для записи и чтения данных в порт и из порта, по шине данных D0-D7 .
. Адрес 0x379 (базовый+1) предназначен для чтения битов состояния из устройства, подключеного к LPT-порту.
. Адрес 0x37A (базовый+2) служит для записи битов управления устройства, подключенного к LPT-порту.

Добавляем так:
0x378-0x378
0x37A-0x37A



Добавлять адреса порта в список нужно через окно ввода и с помощью кнопки "Add". Адрес 0x379 чаще всего не нужен и его можно не вписывать, поскольку он предназначен для чтения битов состояния из устройства, подключеного к LPT-порту, а большинство устройств (программаторы, JTAG"и и LCD-индикаторы тем более) сигналы состояния не формируют. При желании можно наоборот вписать весь диапазон адресов, отведённых системой под LPT-порт 0x378-0x37F .

Заходим в Панель Управления , Система , выбираем закладку Оборудование , Диспетчер устройств , заходим в Порты (COM и LPT) и смотрим свойства LPT порта, по которому вы хотите установить соединение. В Свойствах открываем закладку Ресурсы и смотрим значение параметра Диапазон ввода/вывода (I/O) . (Обычно в Windows XP оно равно 378 - 37F )

После формирования списка адресов, нужно нажать кнопку "Start", драйвер будет запущен и появится сообщение:



Затем нажать кнопку "Update", при этом драйвер будет зарегистрирован в системе, затем "Exit". Разумеется, кнопку "Stop", пока мы пользуемся драйвером, нажимать не нужно.

Если при нажатии кнопки "Update" система уходит в перезагрузку, нужно пробовать запускать регистрацию драйвера в системе с правами администратора или попытаться временно отключить файрволл или антивирус, которые могут блокировать вмешательство в системные процессы. Если что-то не получилось, читайте UserPort.pdf

Для проверки, появился ли доступ к портам, можно запустить программу "lpt-test.exe" .

После старта программы появится окно со следующим содержанием:



Отсутствие сообщения "Тестируется порт LPT (Адрес XXXh)" и последующих за ним строк говорит о том, что драйвер не работает.

Эта программа просто посылает в регистр данных Dx и регистр управления Ux порта LPT различные числа, а потом их же считывает. Регистр статуса Sx порта LPT только считывается. На экран выводится номер и адрес тестируемого порта LPT. Если порт исправный, то для регистров Dx и Ux не должно выдаваться никаких сообщений.



LPT-TEST v1.03 1995-2003 Copyright (C) С.Б.Алеманов. Москва "БИНАР".
Во время тестирования к портам не должно быть подключено периферийных устройств.
Dx - рег. данных (out), Ux - рег. управления (out), Sx - рег. статуса (inp).

Тестируется порт LPT1 (Адрес 378h)
2-й контакт (D0) - нет "1"
3-й контакт (D1) - нет "1"
4-й контакт (D2) - нет "1"
5-й контакт (D3) - нет "1"
6-й контакт (D4) - нет "1"
7-й контакт (D5) - нет "1"
8-й контакт (D6) - нет "1"
9-й контакт (D7) - нет "1"
1-й контакт (U0) - нет "1"
14-й контакт (U1) - нет "1"
17-й контакт (U3) - нет "1"
1-й контакт (U0) - нет "0"
14-й контакт (U1) - нет "0"
17-й контакт (U3) - нет "0"
15-й контакт (S3) - нет "0"

Если регистры Dx или Ux неисправны, то выводится сообщение "нет 0" или "нет 1" и указывается номер контакта на LPT-разъеме (сигналы на этом контакте можно посмотреть осциллографом). На входе регистра статуса Sx может быть как "0" так и "1", но обычно, когда к порту LPT ничего не подключено, на всех входах регистра статуса имеется "1". Появление же на входе регистра статуса "0" может являться признаком того, что вход пробит, если раньше там всегда была "1".
На некоторых машинах, если регистр данных или регистр управления неисправны, то доступ к LPT-порту вообще не появляется. Видимо, BIOS при включении компьютера тестирует порт LPT и, если он неисправный, то отключает его.

Если возникают проблемы, возможно, работе мешают какие-то драйвера, периодически посылая импульсы в порт LPT (это можно увидеть осциллографом). Например, можно в настройках принтера отключиться от порта LPT:
выключить LPT1: Порт принтера
включить FILE: Печатать в файл

После того, как все проблемы устранены и тест пройден, должен появиться доступ к портам и можно запускать программу, использующую LPT-порт. В противном случае устройство, подключеное к порту на такой машине работать не будет.

Драйвер GiveIO.sys

В далеком 1996 году американский программист Дейл Робертс, провел серию экспериментов, результатом которых стал драйвер GiveIO.sys . До сих пор этот драйвер остается одним из популярных инструментов, позволяющих прикладной программе обращаться к портам ввода-вывода.

Сам автор драйвера настоятельно рекомендует использовать этот драйвер только в отладочных целях. Окончательная версия прикладной программы должна вместо самостоятельного обращения к портам ввода-вывода, поручить это дело драйверу, написанному специально для этих целей. Драйвер должен вести себя "корректно", проверяя, не используется ли уже устройство каким-нибудь другим приложением.

Однако, если вы абсолютно уверены в том, что требуемые порты ввода-вывода никто кроме вас не использует (например, у вас нет принтера, подключенного к LPT), вы можете спокойно пользоваться драйвером GiveIO.sys.

Установка драйвера :

1. Скачайте архив, распакуйте и скопируйте файл GiveIO.sys в каталог C:\Windows\System32\Drivers (подразумевается, что ваша Windows установлена в каталог C:\Windows) .
. 2. Запустите файл install.reg. На экране появится следующее сообщение:


. 3. Отвечаем утвердительно. При этом появится сообщение об успешном внесении информации в реестр. При желании, можно убедиться в этом. Запускаем редактор реестра regedit.exe и в ветви HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Services\giveio проверяем наличие следующих записей:


. 4. Перегружаем компьютер и проверяем работу программ, пользующихся драйвером.

Драйвером GiveIO.sys народ активно пользуется, и, со временем, появились и другие варианты его установки .

Например - драйвер GiveIO.sys при наличии файла с "информацией об оборудовании" GiveIO.inf можно установить через апплет "Установка оборудования".




Драйвер GiveIO.sys мы покажем операционной системе, чтобы она поверила в существование оборудования "GiveIO".

Скачать комплект файлов для такого варианта установки драйвера GiveIO.sys (giveio_sys_v2.rar - 78kb). Архив содержит файлы GiveIO.sys и GiveIO.inf, а так же подробную инструкцию по установке с иллюстрациями.

Помимо вариантов "ручной" установки драйвера, написано несколько вариантов инсталлятора, выполняющего установку в автоматическом режиме.

Скачать комплект файлов для автоматической установки драйвера GiveIO.sys (giveio_sys_install.rar - 28kb). Архив содержит файлы GiveIO.sys и instdrv.exe, а так же файл remove-giveio.cmd, с помощью которого драйвер GiveIO.sys можно удалить из системы.

Драйвер Port95nt

Термин "драйвер Port95nt" здесь будет не совсем корректен. По сути, это тот же драйвер DLPortIO из пакета DriverLINX от Scientific Software Tools, Inc , только в полном варианте, с парой утилит управления портом, с описанием и множеством примеров для программистов. Рядовому пользователю никакой пользы от дополнительных компонентов нет, а компоненты драйвера DLPortIO.sys и DLPortIO.dll абсолютно такие же, как и в сокращённой версии.

Упомянул о Port95nt, как о драйвере, по двум причинам. Первая - для полноты перечня встречающихся в интернете упоминаний о драйверах LPT-порта.

Вторая причина - в некоторых случаях могут быть проблемы с установкой сокращённой версии DLPortIO под WinXP. Обычно, но нечасто, это происходит в урезанных "авторских" сборках WinXP. В таком случае можно взять полную версию инсталлятора (1.5МБ). Хотя, по моему мнению, быстрее получится вручную положить в нужную папку DLPortIO.sys и DLPortIO.dll, чем заморачиваться с подбором инсталлятора, который сможет это сделать за вас.

Дополнительные меры

Кроме установки одного из вышеназванных драйверов, для нормальной работы порта LPT под ОС WinXP необходимо сделать правку реестра с помощью REG-файла xp_stop_polling.reg (xp_stop_polling.rar - 0,48kb)

Под WinXP иногда нестабильно работают устройства, использующие LPT-порт. Причиной таких сбоев может быть работа подсистемы Plug-and-Play (PnP) в Windows, периодически опрашивающей LPT с целью обнаружения подключенных устройств. Такой опрос производится при загрузке системы, но оно может происходить и при работе. К сожалению, драйвер DLportIO.sys и другие варианты драйверов не блокируют доступ к LPT от других программ при работе с портом клиента данного драйвера и подсистема PnP уверена, что порт не занят, обращается к нему и нарушает работу внешних устройств. Для устранения проблемы и служит REG-файл xp_stop_polling.reg . Этот файл прописывает в реестре Windows ключ, запрещающий такой опрос (poll) во время работы системы.

Помимо установки драйвера и ограничения одновременного доступа к порту для программ, для обеспечения аппаратной совместимости и нормальной работы оборудования с LPT-портом, необходимо в BIOS выставить правильный адрес и режим работы порта ("Normal", SPP или ЕРР, но не ECP).

Конфигурированию через BIOS Setup подлежат следующие параметры:

Базовый адрес, который может иметь значение 378h, 278h и 3BCh. При инициализации BIOS проверяет наличие портов по адресам именно в этом порядке и, соответственно, присваивает обнаруженным портам логические имена LPT1, LPT2, LPT3. Адрес 3BCh имеет адаптер порта, расположенный на плате MDA или HGC (предшественники современных видеокарт). Большинство портов по умолчанию конфигурируются на адрес 378h и могут переключаться на 278h.

Используемая линия запроса прерывания, для LPT1 обычно используется IRQ7, для LPT2 - IRQ5. Во многих "настольных" применениях прерывания от принтера не используются, и этот дефицитный ресурс PC можно сэкономить. Однако при использовании скоростных режимов ЕСР (Fast Centronics) работа по прерываниям может заметно повысить производительность и снизить загрузку процессора.

В то же время, режим ЕСР нельзя использовать с устройствами, требующими жёстких таймингов (программаторами и JTAG-интерфейсами).

В завершение немного о терминологии :

. SPP (Standard Parallel Port - стандартный параллельный порт). Нередко, для упрощения понимания, в BIOS"е обозначается термином "Normal ".
. EPP (Enhanced Parallel Port - расширенный параллельный порт) - скоростной двунаправленный вариант интерфейса. Изменено назначение некоторых сигналов, введена возможность адресации нескольких логических устройств и 8-разрядного ввода данных, 16-байтовый аппаратный FIFO-буфер. Максимальная скорость обмена - до 2 Мб/с.
. ECP (Enhanced Capability Port - порт с расширенными возможностями) - интеллектуальный вариант EPP. Введена возможность разделения передаваемой информации на команды и данные, поддержка DMA и сжатия передаваемых данных методом RLE (Run-Length Encoding - кодирование повторяющихся серий).



Поделиться с друзьями:
Похожие публикации