Реферат: Параллельный интерфейс: LPT-порт
Цикл записи данных состоит из следующих фаз:
1. Программа выполняет цикл записи (IOWR#) в порт 4 (ЕРР Data Port).
2. Адаптер устанавливает сигнал Writeff (низкий уровень), и данные помещаются на выходную шину LPT-порта.
3. При низком уровне WAIT# устанавливается строб данных.
4. Порт ждет подтверждения от ПУ (перевода WAIT# в высокий уровень).
5. Снимается строб данных — внешний ЕРР-цикл завершается.
6. Завершается процессорный цикл ввода/вывода.
7. ПУ устанавливает низкий уровень WAIT#, указывая на возможность начала следующего цикла.
Главной отличительной чертой ЕРР является выполнение внешней передачи во время одного процессорного цикла ввода/вывода. Это позволяет достигать высоких скоростей обмена (0,5-2 Мбайт/с). Периферийное устройство, подключенное к параллельному порту ЕРР, может работать на уровне производительности устройства, подключаемого через слот ISA. Периферийное устройство может регулировать длительность всех фаз обмена с помощью всего лишь одного сигнала WAIT#. Протокол автоматически подстраивается и под длину кабеля — вносимые задержки только приведут к удлинению цикла.
«ЗАВИСАНИЕ» процессора на шинном цикле обмена препятствует механизм тайм-аутов PC, который принудительно завершает любой цикл обмена, длящийся более 15 мкс.
С программной точки зрения контроллер ЕРР-порта выглядит достаточно просто (см. табл.7). К трем регистрам стандартного порта, имеющим смещение 0, 1 и 2 относительно базового адреса порта, добавлены два регистра (ЕРР Address Port и ЕРР Data Port), чтение и запись в которые вызывает генерацию связанных внешних циклов.
Назначение регистров стандартного порта сохранено, что обеспечивает совместимость ЕРР-порта с периферийными устройствами и программным обеспечением, рассчитанными на применение программно-управляемого обмена. Поскольку сигналы квитирования адаптером вырабатываются аппаратно, при записи в регистр управления CR биты 0, 1 и 3, соответствующие сигналам STROBES, AUTOFEEDS и SELECTING, должны иметь нулевые значения. В противном случае программное вмешательство может нарушить последовательность квитирования. Некоторые адаптеры имеют специальные средства защиты (ЕРР Protect), при включении которых программная модификация этих бит блокируется.
Использование регистра данных ЕРР позволяет осуществлять передачу блока данных с помощью одной инструкции REP INSB или REP OUTSB вместо традиционных циклов с интенсивными операциями ввода/вывода. Некоторые адаптеры допускают и 16/32-битное обращение к регистру данных ЕРР. Тогда 16- или 32-битное обращение по адресу регистра данных ЕРР приведет к автоматической генерации двух или четырех шинных циклов по нарастающим адресам, начиная со смещения 4. Эти циклы будут выполняться быстрее, чем то же количество одиночных циклов. Таким образом при обмене данными и обеспечивается производительность, достигающая 2 Мбайт/с, вполне достаточная и для адаптеров локальных сетей, внешних дисков, стриммеров и CD-ROM. Адресные циклы БРР всегда выполняются только в однобайтном режиме обращения.
Важной чертой ЕРР является то, что обращение процессора к периферийному устройству осуществляется в реальном времени. Программный драйвер всегда способен наблюдать состояние и подавать команды в точно известные моменты времени. Циклы чтения и записи могут чередоваться в произвольном порядке или идти блоками. Такой тип обмена наиболее пригоден для регистро-ориентированной периферии или периферии, работающей в реальном времени — сетевых адаптеров, устройств сбора информации и управления, дисковых устройств и т. п.
Режим ЕСР
Протокол ЕСР (Extended Capability Port — порт с расширенными возможностями) был предложен фирмами Hewlett Packard и Microsoft как прогрессивный режим связи с периферией типа принтеров и сканеров. Как и ЕРР, данный протокол обеспечивает высокопроизводительный двунаправленный обмен данными хоста с периферийными устройствами.
Протокол ЕСР в обоих направлениях обеспечивает два типа циклов:
••• Циклы записи и чтения данных. Командные циклы записи и чтения.
Командные циклы подразделяются на два типа: передача канальных адресов и счетчика RLC (Run-Length Count).
В отличие от ЕРР вместе с протоколом ЕСР сразу появился и стандарт на программную (регистровую) модель реализации его адаптера, изложенный в документе «The IEEE 1284 Extended Capabilities Port Protocol and ISA Interface Standard» компании Microsoft. Этот документ определяет специфические свойства реализации протокола, не заданные стандартом IEEE 1284: компрессия данных хост-адаптером по методу RLE;
••• буферизация FIFO для прямого и обратного каналов: применение DMA и программного ввода/вывода.
Компрессия в реальном времени по методу RLE (Run-Length Encoding) позволяет достичь коэффициента сжатия до 64:1 при передаче растровых изображений.
Канальная адресация ЕСР применяется для адресации множества логических устройств, входящих в одно физическое. Например, в комбинированном устройстве факс/принтер/модем, подключаемом только к одному параллельному порту, возможен одновременный прием факса и печать на принтере.
Как и в других режимах 1284, протокол ЕСР переопределяет сигналы SPP (табл. 8).
Таблица 8.
Сигналы LPT-порта в режиме ввода/вывода ЕСР
| Контакт | Сигнал SPP | Имя в ЕСР | I/O | Описание |
| 1 | STROBE» | HortClk | 0 | Используется в паре с PeriphAck для передачи в прямом направлении (вывод) |
| 14 | AUTOFEED# | HostAck | 0 | Индицирует тип команда/данные при передаче в прямом направлении. Используется в паре с PeriphClk для передачи в обратном направлении |
| 17 | SELECTING | 1284Active | О | Высокий уровень указывает на обмен в режиме IEEE 1284. (В режиме SPP уровень низкий) |
| 16 | INIT# | ReverseRequest# | О | Низкий уровень переключает канал на передачу в обратном направлении |
| 10 | ACK# | PeriphClk | I | Используется в паре с HostAck для передачи в обратном направлении |
| 11 | BUSY | PeriphAck |
1 |
Используется в паре с HostClk для передачи в обратном направлении. Индицирует тип команда/ данные при передаче в обратном направлении |
| 12 | PE | AckReverse# | I | Переводится в низкий уровень как подтверждение сигналу ReverseRequestff |
| 13 | SELECT | Xflag* | I | Флаг расширяемости Extensibility flag |
| 15 | ERROR» | PeriphRequest#* | I | Устанавливается ПУ для указания на доступность (наличие) обратного канала передачи* |
| 2-9 | Data[0:7] | Data[0:7] | I/O | Двунаправленный канал данных |
* Сигналы действуют в последовательности согласования (см. ниже).
Адаптер ЕСР тоже генерирует внешние протокольные сигналы квитирования аппаратно.
Прямая передача данных на внешнем интерфейсе состоит из следующих шагов:
1. Хост помещает данные на шину канала и устанавливает признак цикла данных (высокий уровень) или команды (низкий уровень) на линии HostAck.
2. Хост устанавливает низкий уровень на линии HostClk, указывая на действительность данных.
3. ПУ отвечает установкой высокого уровня на линии PeriphAck.
4. Хост устанавливает высокий уровень линии HostClk, и этот перепад может использоваться для фиксации данных в ПУ.
5. ПУ устанавливает низкий уровень на линии PeriphAck для указания на готовность к приему следующего байта.
Поскольку передачи в ЕСР разделены FIFO-буферами, которые могут присутствовать на обеих сторонах интерфейса, важно понимать, на каком этапе данные можно будет считать переданными. Данные считается переданными на шаге 4, когда линия HostClk переходит в высокий уровень. В этот момент модифицируются счетчики переданных и принятых байт.
Обратная передача данных состоит из следующих шагов:
1. Хост запрашивает изменение направления канала, устанавливая низкий уровень на линии ReverseRequestff. 2 ПУ разрешает смену направления установкой низкого уровня на линии Ack-Reverse#.
3. ПУ помещает данные на шину канала и устанавливает признак цикла данных (высокий уровень) или команды (низкий уровень) на линии PeriphAck.
4. ПУ устанавливает низкий уровень на линии PeriphClk, указывая на действительность данных.
5. Хост отвечает установкой высокого уровня на линии HostAck.
6. ПУ устанавливает высокий уровень линии PeriphClk, и этот перепад может использоваться для фиксации данных хостом.
7. Хост устанавливает низкий уровень на линии HostAck для указания на готовность к приему следующего байта.
Согласование режимов IEEE 1284
Периферийные устройства в стандарте IEEE 1284 обычно не требуют от контроллера реализации всех режимов, предусмотренных стандартом. Для определения режимов и методов управления конкретным устройством стандарт предусматривает последовательность согласования (negotiation sequence) для установки требуемого режима интерфейса.
Во время фазы согласования контроллер выставляет на линии данных байт расширяемости (Extensibility byte), запрашивая подтверждение на перевод интерфейса в требуемый режим или прием идентификатора периферийного устройства (табл. 11). Идентификатор передается контроллеру в запрошенном режиме (любой режим обратного канала, кроме ЕРР). ПУ использует сигнал Xflag (Select в терминах SPP) для подтверждения запрошенного режима обратного канала, кроме полубайтного. Полубайтный режим поддерживается всеми устройствами IEEE 1284. Бит Extensibility Link request заложен для механизма определения дополнительных режимов в будущих расширениях стандарта.
Таблица. 11.
Значение бит байта расширяемости
| Бит | Описание | Допустимые комбинации бит [7:0] |
| 7 | Request Extensibility Link — запрос для будущих расширений | 1000 0000 |
| 6 | Запрос режима ЕРР | 0100 0000 |
| 5 | Запрос режима ЕСР с RLE | ООН 0000 |
| 4 | Запрос режима ЕСР Mode без RLE | 0001 0000 |
| 3 | Резерв | 0000 1000 |
| 2 | Запрос идентификатора устройства с ответом в режиме: | |
| Nibble Mode (полубайтный) | 0000 0100 | |
| Byte Mode (байтный) | 0000 0101 | |
| ЕСР без RLE | 0001 0100 | |
| ЕСР с RLE | 0011 0100 | |
| 1 | Резерв | 0000 0010 |
| 0 | Запрос Byte Mode | 0000 0001 |
| None | Запрос Nibble Mode | 0000 0000 |
Последовательность согласования состоит из следующих шагов:
1. Хост выводит байт расширяемости на линии данных.
2. Хост устанавливает высокий уровень сигнала Selecting и низкий — Auto-Feedft, что означает начало последовательности согласования.
3. ПУ 1284 ответит установкой низкого уровня сигнала Ackff и высокого — Errorft, РЕ и Select.
4. Хост устанавливает низкий уровень сигнала Strobeff для записи байта расширяемости в ПУ.
5. Хост устанавливает высокий уровень сигналов Strobeff и AutoFeedff.
6. ПУ отвечает установкой в низкий уровень сигналов РЕ и Errorff, если оно имеет обратный канал передачи данных. Если запрошенный режим поддерживается устройством, на линии Select устанавливается высокий уровень, если не поддерживается — низкий.
7. ПУ устанавливает высокий уровень на линии Ack# для указания на завершение последовательности согласования, после чего контроллер устанавливает требуемый (и разрешенный) режим работы.
Развитие стандарта IEEE 1284
Кроме основного стандарта IEEE 1284, который уже принят, в настоящее время в стадии проработки находятся новые стандарты, не отменяющие его, а определяющие дополнительные возможности. К ним относятся:
IEEE P1284.1 «Standard for Information Technology for Transport Independent Printer/Scanner Interface (TIP/SI)». Этот стандарт разрабатывается для управления и обслуживания сканеров и принтеров на основе протокола NPAP (Network Printing Alliance Protocol).
IEEE P1284.2 «Standard for Test, Measurement and Conformance to IEEE Std. 1284» — стандарт для тестирования портов, кабелей и устройств на совместимость с IEEE 1284.
IEEE P1284.3 «Standard for Interface and Protocol Extensions to IEEE Std-1284 Compliant Peripheral and Host Adapter Ports» — стандарт на драйверы и использование устройств прикладным программным обеспечением.
IEEE P1284.4 «Standard for Data Delivery and Logical Channels for IEEE Std. 1284 Interfaces». Этот стандарт направлен на реализацию пакетного протокола достоверной передачи данных через параллельный порт. Исходной точкой является протокол MLC (Multiple Logical Channels) фирмы Hewlett-Packard.
Конфигурирование LPT-портов
Управление параллельным портом разделяется на два этапа — предварительное конфигурирование (Setup) аппаратных средств порта и текущее (оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным ПО. Оперативное переключение возможно только в пределах режимов, разрешенных при конфигурировании. Таким образом обеспечивается возможность согласования аппаратуры и программного обеспечения и блокирования ложных переключении, вызванных некорректными действиями программы.
