Зовнішні інтерфейси для комп’ютерів - як все влаштовано - Комп’ютерна техніка

Зміст

Зовнішні інтерфейси

Принтери, модеми та інше периферійне обладнання підключається до комп'ютера через стандартизовані інтерфейси, які іноді називають портами. Залежно від способу передачі інформації (паралельного або послідовного) між пристроями, що сполучаються, розрізняють паралельні і послідовні інтерфейси.

Таблиця характеристик основних зовнішніх інтерфейсів

Послідовний порт стандарту RS-232-C

Зазвичай персональний комп'ютер обладнаний хоча б одним послідовним асинхронним адаптером (який розташований на системній платі або оформлений як змінна картка), по іншому званим послідовним портом RS-232-C. Інтерфейс RS-232-C розроблений EIA (Electronic Industries Association - Асоціація виробників електроніки) і є стандартом для з'єднання ЕОМ з різними послідовними зовнішніми пристроями, якими спочатку виступали в основному термінали та друкувальні пристрої. У операційних системах комп'ютерів IBM PC кожному порту RS-232-C надається логічне ім'я СOМ1: -COM4:.

Послідовна передача даних полягає у побітовій передачі кожного байта цифрової інформації, у формі кадру даних, що містить сигнал початку передачі (Start), сигнал закінчення передачі (Stop) та інформаційні біти.

Біт ST сигналізує початок передачі даних, потім передається інформаційні біти - спочатку молодші, потім старші.

Іноді використовується контрольний біт Р, якому присвоюється таке значення, щоб загальна кількість одиниць чи нулів була парною чи непарною. Це застосовується контролю правильності передачі кадру. Приймальний пристрій перевіряє кадр на парність та при розбіжності зочікуваним значенням передає запит про повтор передачі кадру. Біт (або біти) SP сигналізує про закінчення передачі байта.

Використання (чи ні) бітів р, ST, SP задає формат передачі (кадра) лише на рівні RS-232. Приймаючі та передавальні пристрої повинні застосовувати однакові формати.

Установка формату даних може бути, наприклад, виконана в MS DOS командою MODE виду

MODE COMn: BAUD = m, PARITY = x, DATA = y, STOP = z Тут n - номер СОМ-порту - 1.2, 3.4;

m - швидкість передачі в бодах (кількість переданих біт за секунду з урахуванням службових біт - р, ST, SP). Стандартні значення m – 110.150, 300.600, 1200.2400, 4800.9600, 19 200;

х – контроль парності, наявність і тип (N – контроль відсутній, про – непарне число одиниць, Е – парне). За замовчуванням – е; у – число біт у кадрі (5.6, 7.8). За замовчуванням – 7; z – число стоп-біт у кадрі (1.2). За замовчуванням - 1. Встановлення параметрів у Windows NT ілюструється на малюнку, крім того, кожна телекомунікаційна програма (або термінальта) має свої можливості встановлення або зміни формату кадру для кожного з портів.

Основу послідовного порту становить мікросхема UART (Universal Asyncronous Receiver-Transmitter – універсальний асинхронний приймач – Intel 16450/16550/16550А).

Роз'єм для підключення послідовного порту може містити 25 або 9 висновків (відповідні позначення - D25 та D9). Тільки два дроти цих роз'ємів використовуються передачі та прийому даних, інші відведені для допоміжних і управляючих сигналів.

Таблиця структура роз'ємів інтерфейсу RS-232-C

Стандарт RS-232-C визначає взаємодію між пристроями двох типів:

  • DTE (Data terminal equipment - кінцевий/термінальний пристрій);
  • DCE (Data communication equipment – ​​пристрій зв'язку).

У більшості випадків комп'ютер, термінал є DTE, модеми, принтери, графобудівники - DCE.

Якщо опустити непотрібні подробиці, то можна сказати, що для зв'язку DTE-DCE (наприклад, комп'ютер-зовнішній модем) в роз'ємах необхідно здійснити з'єднання проводів за принципом "вхід-вхід" і "вихід-вихід", для зв'язку ж DTE-DTE ( наприклад, комп'ютер) принцип з'єднання інший - "вихід-вхід" і "вхід-вихід" (таке з'єднання в побуті отримало назву нуль-модем).

При передачі цифрових (імпульсних) даних великі відстані по звичайним проводам починають позначатися ефекти про «довгих ліній», вперше виявлені під час прокладання трансатлантичного кабелю для телеграфного зв'язку Європа-Америка. Сигнали розпливаються, накладаються один на одного, створюють перешкоди і схильні до зовнішніх перешкод. Для запобігання цим ефектам необхідне використання кабелів зв'язку з високими характеристиками, а також встановлення на лінії електронних пристроїв, що коригують сигнали (повторювачі), що передаються, або застосування модемів.

а - вихідний вигляд; б - вид на стороні приймача

З аналогічних причин передача цифрової інформації при з'єднаннях типу DCE-DCE та DCE-DTE, описаних вище, обмежена певними відстанями. Офіційне обмеження за довжиною з'єднувального кабелю за стандартом RS-232-C становить 15.24 м. На практиці ця відстань залежить від швидкості передачі даних і може бути значно більшою.

Таблиця параметрів лінії зв'язку з нуль-модему

Паралельний порт

Паралельний порт (Centronics) використовується одночасної передачі 8 бітів інформації. У комп'ютерах цей порт використовується головним чином для підключення принтера, хочаце не виключає можливість приєднання до нього інших пристроїв, наприклад графобудівників або навіть інших ПЕОМ.

Паралельні порти комп'ютера позначаються LPT1-LPT4, підтримуються BIOS-перериванням INT 17h:

00h – виведення символу без апаратних переривань;

O1h - ініціалізація інтерфейсу та принтера;

02h – опитування стану принтера.

Конструктивно порт зазвичай оформлений у вигляді 25-контактного гнізда типу D (DB25).

Є вісім шин даних, кожної з них - своя лінія заземлення.

Крім того, є керуючі сигнали:

  • сигнал строба strobe на контакті 1 повідомляє принтер, що поточна передача даних закінчена і принтер може друкувати символ;
  • лінія підтвердження готовності АСК на контакті 10. Доки на цій лінії високий потенціал, комп'ютер не надсилає даних;
  • лінія зайнятості Busy сигналізує комп'ютер про те, що принтер зайнятий;
  • лінія вибору Select показує, що принтер вибраний (тобто режим онлайн);
  • лінія автоматичного переведення рядка Fdxt;
  • лінія помилки Error - принтер повідомляє про помилку (наприклад, закінчився папір);
  • лінія Ink - комп'ютер переводить принтер у стан, у якому перебував після включення живлення (тобто початковий стан);
  • лінія Slctin – по цій лінії комп'ютеру повідомляється, чи готовий принтер приймати дані (при низькому рівні сигналу – готовий, при високому – ні).

Паралельне з'єднання застосовується на відстанях трохи більше 5 метрів, деякі джерела обмежують відстань 1-2 метрів; при збільшенні довжини паралельних проводів зростає міжпровідна ємність, що призводить до перехресних перешкод, крім того, зростають матеріальні витрати на реалізацію лінії.

В принципі,паралельні порти повинні бути двоспрямованими та відповідати вимогам стандарту ЕРР, оскільки він дозволяє передавати дані в 10 разів швидше, ніж стандартні паралельні порти (2 Мбіт/с проти 200 Кбіт/с).

Порт розташовується зазвичай на задній стінці комп'ютера як D-образна 25-контактна розетка. Там може також бути D подібна 25-контактна вилка.

Нові паралельні порти виконані в стандарті IEEE 1284, перша редакція якого вийшла в 1994 році Цей стандарт визначає п'ять наступних режимів роботи:

  1. Режим сумісності.
  2. Режим зошити.
  3. Режим байтів.
  4. Режим ЕРР (Розширений паралельний порт).
  5. Режим ЄСР (Режим із розширеними можливостями).

Апаратні властивості

Нижче наведено розміщення висновків D образного 25-контактного роз'єму та 34-контактного роз'єму Centronics. Перший зазвичай використовується для паралельного порту комп'ютера, тоді як роз'єм Centronics зазвичай застосовується на принтерах. Стандарт IEEE 1284, однак, визначає три