background image

 

 

Interfejsy urządzeń peryferyjnych
W każdym systemie cyfrowym istnieje 
konieczność przesyłania (wymiany) 
informacji pomiędzy jego elementami. W 
tym celu wykorzystuje się łącze (interfejs), 
czyli zbiór linii przesyłowych łączących te 
elementy ze sobą. 

background image

 

 

W praktyce informacja przesyłana jest w 
sposób sekwencyjny, tzn. w danej chwili 
przesyłana jest pewna jej porcja, w 
następnej - kolejna, itd. Sposób podziału 
informacji na porcje wynika z cech 
systemu i użytych w nim urządzeń. 
Jednostka informacji jest więc słowem 
binarnym o określonej długości. W 
zależności od sposobu przesyłania 
poszczególnych bitów danej jednostki 
informacji w czasie, wyróżniamy 
przesyłanie (transmisję) szeregowe i 
równoległe. 

background image

 

 

Transmisję, w której poszczególne bity jednostki informacji są przesyłane w 

kolejnych chwilach po sobie nazywamy szeregową, a transmisję w której 

wszystkie bity są przesyłane jednocześnie - równoległą.
Transmisja szeregowa synchroniczna 
polega na łączeniu informacji w 

wielobajtowe bloki (ramki) danych, poprzedzone nagłówkiem. Na końcu bloków 

danych umieszcza się bajty kontrolne pozwalające zweryfikować poprawność 

przesyłanej informacji.
Transmisja równoległa pozwala przesłać cały bajt (lub kilka bajtów) danych 

jednocześnie. Z uwagi na dowolny odstęp czasu pomiędzy przesyłanymi kolejnymi 

bajtami (zgodnie z wcześniej podaną definicją transmisji asynchronicznej), 

odbiornikowi należy sygnalizować chwile, w których jest przesyłana informacja.

background image

 

 

Interfejs V.24 (RS-232 C)

Interfejs RS-232 opublikowany w protokole 
V.24, jako łącze pomiędzy modemem a 
komputerem. Zgodnie z protokołem, 
modem to urządzenie komunikacyjne (ang. 
DCE, Data Communication Eguipment), 
komputer natomiast - urządzenie końcowe 
(ang. DTE, Data Terminal Equipment), 
Interfejs RS-232 (ang. Recommended 
Standard) 
umożliwia realizację transmisji 
synchronicznej i asynchronicznej. Standard 
ten definiuje normy wtyczek i kabli portów 
szeregowych typu COM.

background image

 

 

Standard RS-232 opisuje sposób połączenia urządzeń DTE (ang. Data 
Terminal Equipment
) tj. urządzeń końcowych danych (np. komputer) 
oraz urządzeń DCE (ang. Data Circuit-terminating Equipment), czyli 
urządzeń komunikacji danych (np. modem). Standard podaje nazwy 
styków złącza oraz przypisane im sygnały a także specyfikację 
elektryczną obwodów wewnętrznych. 

Rysunek Wykorzystanie łącza RS-232 [1] 

background image

 

 

RS-232 jest stykiem przeznaczonym do szeregowej transmisji 
danych. Specyfikacja opisuje 25 styków. Najbardziej popularna 
wersja tego standardu, RS-232-C pozwala na transfer na 
odległość nie przekraczającą 15 m z szybkością maksymalną 
20 kbit/s. 
Specyfikacja napięcia definiuje "1" logiczną jako napięcie -3V do 
-15V, zaś "O" to napięcie +3V do +5V. Poziom napięcia 
wyjściowego natomiast może przyjmować wartości -12V, -10V, 
10V, +10V, zaś napięcie na dowolnym styku nie może być 
większe niż +25V i mniejsze niż -25V. Należy zaznaczyć przy 
tym, że zwarcie dwóch styków RS-232 nie powoduje jego 
uszkodzenia [1]. Złącze RS-232 zawiera 25 styków, które należą 
do czterech głównych grup związanych z funkcjami jakie pełnią. 
Rysunek  przedstawia złącze RS-232 w urządzeniu DTE wraz z 
oznaczeniami ważniejszych wyprowadzeń. 

background image

 

 

Połączenie interfejsów RS-232C od strony 
mechanicznej stanowi 25-żyłowy przewód 
zakończony zdefiniowanymi przez standard wtykami. 
Większość z 25 linii przeznaczona została dla 
potrzeb szeregowej transmisji synchronicznej. W 
standardzie IBM PC wykorzystywane jest tylko 9 z 
tych sygnałów, dlatego tez często zamiast wtyku 25-
końcówkowego (DB-25) stosuje się wtyk 9-
końcówkowy DB-9. Ta liczba linii w zupełności 
wystarcza do obsłużenia transmisji asynchronicznej 
w standardzie RS-232C.

background image

 

 

Rysunek. Styk RS-232 urządzenia DTE [1] 

background image

 

 

Wtyk DB-25

Wtyk DB-9

Sygnał

Kierunek 

transmisji

1

-

-

-

2

3

TxD

DTE -> DCE

3

2

RxD

DCE -> DTE

4

7

RTS

DTE -> DCE

5

8

CTS

DCE -> DTE

6

6

DSR

DCE -> DTE

7

5

-

Masa

8

1

DCD

DCE -> DTE

20

4

DTR

DTE -> DCE

22

9

RI

DCE -> DTE

23

-

DSRD

DCE <-> DTE

Zestawienie sygnałów interfejsu RS-232C używanych w komputerach PC

 

background image

 

 

Linie TxD (Transmitted Data) i RxD (Received Data) są właściwymi 
przewodami służącymi wymianie danych. Pozostałe są liniami sterującymi, 
posiadającymi następujące znaczenie:
RTS (Request To Send) urządzenie DTE (terminal, PC) sygnalizuje tą linią 
zamiar przekazywania danych do DCE (modemu). Modem przygotowuje się 
do odbioru danych.
CTS (Clear To Send) linią tą przesyłane jest potwierdzenie przyjęcia sygnału 
RTS przez DCE (modem) i stwierdzenie gotowości do odbioru danych od DTE. 
Komputer może rozpocząć przekazywanie danych.
Para sygnałów sterujących RTS/CTS może przy półdupleksowym trybie pracy 
łącza (tzn. takim, w którym dopuszczalna jest niejednoczesna transmisja w 
obu kierunkach) sterować kierunkiem transmisji, przydzielając połączonym 
korespondentom na przemian rolę nadawcy i odbiorcy.

background image

 

 

DSR (Data Set Ready) specyfikacja RS-232C określa ten sygnał jako meldunek 
urządzenia DCE (zwykle modemu), że zostało nawiązane połączenie i układ 
jest gotów do przyjęcia danych od DTE (zwykle komputera). W praktyce 
większość modemów nie wykorzystuje tej linii i jest ona sztucznie 
utrzymywana w stanie aktywnym, nie mówiąc nic o istnieniu połączenia z 
korespondentem. Po poziomie tego sygnału można co najwyżej wnioskować, 
czy modem jest w ogóle włączony.
DTR (Data Terminal Ready) sygnał ten wskazuje w ogólności na gotowość 
urządzenia DTE (komputera). Musi on pozostawać aktywny przez cały czas 
trwania połączenia.
Para sygnałów DTR i DSR odpowiada za utrzymanie połączenia, podczas gdy 
sygnały RTS i CTS są odpowiedzialne za przekazywanie danych i ewentualne 
sterowanie kierunkiem przepływu (w trybie półdupleksowym), czyli tzw. 
Handshaking.

background image

 

 

DCD (Data Carrier Defect) modem (DCE) sygnalizuje tą linią odbiór fali 
nośnej, co oznacza, że druga strona jest w trakcie nawiązywania połączenia. 
Sygnał DCD pozostaje aktywny przez cały czas trwania transmisji.
RI (Ring Indicator) w przypadku połączenia modemów przez sieć telefoniczną 
urządzenie DTE (komputer) informowane jest o odebraniu sygnału 
odpowiadającego wywołaniu abonenta (dzwonieniu).
DSRD (Data Signal Rate Detector) linia ta występuje tylko w 25-końcówkowej 
wersji łącza. Umożliwia dostosowanie się korespondentów do jednej z dwóch 
możliwych prędkości transmisji. Z sygnału tego mogą korzystać obie strony 
połączenia.

background image

 

 

background image

 

 

Sygnały przenoszone przez złącze 
interfejsu mają postać prostokątnych 
impulsów napięciowych. Dodatni potencjał 
w linii (+3V..+ 15V) odpowiada zeru 
logicznemu (ang. ON). Potencjał ujemny (-
3V..-15V) odpowiada logicznej jedynce 
(ang. OFF). Szybkość transmisji (zgodnie z 
zaleceniem CCITT) nie powinna 
przekraczać 20 kbit/s, natomiast długość 
kabla - 15 m. Interfejs wyposażony jest w 
standardowe 25 i 9-pinowe złącze. 

background image

 

 

Interfejs równoległy
W chwili obecnej istnieje kilka standardów 

interfejsów realizujących transmisję 

równoległą: najstarszy - Centronics i nowsze - 

EPP i ECP.
Centronics - to standard interfejsu stosowany 

powszechnie w drukarkach. Kabel łączący 

komputer i drukarkę nie powinna przekraczać 

2m. 
Interfejsy EPP i ECP
W roku 1992 został opracowany standard 

portu o transmisji równoległej o nazwie EPP 

(ang. Enhanced Parallel Port). Jest to port 

równoległy, podobnie jak Centronics 8-bitowy. 

background image

 

 

Port ten pozwala na transmisję 
dwukierunkową z szybkością do 2 MB/s. 
Niestety kabel interfejsu nie może być 
dłuższy niż 2 m. Dzięki możliwości 
adresowania urządzeń, interfejs EPP 
pozwala podłączyć do jednego portu aż 64 
urządzenia (drukarki itd.) Standard ten jest 
kompatybilny z standardem Centronics.
Interfejs ECP (ang. Extended Capabilities 
Port), 
opracowany pod koniec roku 1992, 
proponuje również szybkość 2 MB/s.

background image

 

 

Budowa 

Magistrala tego interfejsu składa się z: 8 linii danych, 
4 linii sterujących i 5 linii statusu. Nie zawiera linii 
zasilających. Linie magistrali są dwukierunkowe (w 
standardzie Centronics jednokierunkowe), poziomy 
sygnałów na liniach odpowiadają poziomom TTL. 
Interfejs IEEE 1284 zapewnia transmisję na odległość 
do 5 metrów, jeśli przewody sygnałowe są skręcane z 
przewodami masy, w przeciwnym przypadku na 
odległość do 2 metrów. Transmisja danych odbywa się 
z potwierdzeniem, z maksymalną prędkością ok. 2 
MB/s. IEEE 1284 nie oferuje funkcjonalności hot plug, 
odłączenie kabla od portu przy włączonym zasilaniu 
w niektórych przypadkach spowoduje uszkodzenie 
układu odpowiedzialnego za transmisję równoległą.

background image

 

 

Tryby pracy 

 

W standardzie IEEE 1284 zdefiniowano następujące protokoły transmisji 
danych:

SPP (ang. Standard Parallel Port, znany też pod nazwą Compatibility 
Mode) - tryb kompatybilności ze złączem Centronics z możliwością 
transmisji dwukierunkowej. Port zapewnia najniższy transfer (150 KB/s). 
Wadą jest obsługa poprzez przerwania, co jest utrudnione w systemach 
wielozadaniowych.

Nibble Mode - tryb półbajtowy (czterobitowy), przy transmisji z 
urządzenia zewnętrznego po liniach statusu. Prędkość transmisji nie 
przekracza 50 KB/s. Odpowiednik portu Bi-tronics wprowadzonego 
przez Hewlett-Packard.

Byte Mode - tryb bajtowy (ośmiobitowy).

EPP (ang. Enhanced Parallel Port) - najczęściej stosowany tryb. Brak 
tutaj kanału DMA. Hand-shaking realizowany jest sprzętowo, co 
umożliwia działanie w systemie wielozadaniowym (po wywłaszczeniu 
procesu transmisja nadal trwa) oraz znacznie ułatwia pracę 
programistów.

ECP (ang. Extended Capability Port) - port używa DMA i oferuje 
najwyższe prędkości (do 2 MB/s). Wykorzystywane są bufory FIFO.

background image

 

 

Port równoległy pozwala na równoległe 

wejście 9 bitów lub wyjście 12 bitów w tym 

samym czasie (łącznie z wykorzystaniem linii 

przewidzianych jako kontrolne i sterujące).

background image

 

 

background image

 

 

Pin  Przewód 

Nazwa 

Opis angielski 

Opis polski 

brązowy 

/STROBE  strobe 

sygnał 

strobe'u 

(istnienia) 

czerwony 

D0 

data Bit 0 

bit danych 0 

pomarańczowy  D1 

data bit 1 

bit danych 1 

kremowy 

D2 

data bit 2 

bit danych 2 

żółty 

D3 

data bit 3 

bit danych 3 

zielony 

D4 

data bit 4 

bit danych 4 

jasnozielony 

D5 

data bit 5 

bit danych 5 

niebieski 

D6 

data bit 6 

bit danych 6 

fioletowy 

D7 

data bit 7 

bit danych 7 

10  szary 

/ACK 

acknowledgement  potwierdzenie 

odbioru 

danych 

11  biały 

BUSY 

busy 

zajęty 

(jeszcze nie 
gotowy) 

12  czarny 

PE 

paper end 

brak papieru 

13  brązowo-biały 

SLCT 

select 

sygnał 

przyłączenia 

14  czerwono-biały  - 

AUTOFD 

autofeed 

auto wysuw 

papieru 

15  czerwono-

czarny  

/ERROR 

error 

błąd drukarki 

16  pomarańczowo-

biały 

/INIT 

initialize 

rozpoczęcie 

(inicjacja) 

17  pomarańczowo-

czarny 

- SLCTIN  select in 

drukarka jest 

gotowa 

18  różowo-czarny  GND 

signal ground 

masa sygnału 

19  żółto-czarny 

GND 

signal ground 

masa sygnału 

20  zielono-biały 

GND 

signal ground 

masa sygnału 

21  zielono-czarny 

GND 

signal ground 

masa sygnału 

22  niebiesko-biały  GND 

signal ground 

masa sygnału 

23  fioletowo-biały  GND 

signal ground 

masa sygnału 

24  szaro-czarny 

GND 

signal ground 

masa sygnału 

25  czarno-szary 

GND 

signal ground 

masa sygnału 

26  (ekran) 

 

shield (ground) 

ekran (masa 

 

Opis pinów

background image

 

 

Równoległy port drukarki, zwany powszechnie interfejsem 
Centronics, to drugi z "pierwotnych" interfejsów peceta. 
Zaprojektowany został specjalnie z myślą o jednokierunkowej 
transmisji danych do drukarki, stąd oprócz ośmiu linii danych 
obecne są również dedykowane linie sygnałów zwrotnych 
informujących o stanie drukarki - np. PE (Paper Empty). 

Z czasem port drukarkowy doczekał się wersji dwukierunkowej, 
będącej dziś standardem. Jest to, obecny w każdym pececie, port 
ECP (Enhanced Capabilities Port), opisany standardem IEEE 1284. 
Specyfikacja ECP dopuszcza dołączenie do jednego portu kilku 
urządzeń ze złączami przejściowymi - może to być drukarka, skaner 
czy napęd wymiennych dysków Zip. Maksymalna długość kabla 
Centronics to 8 metrów, jednak tak długie połączenie musi być 
wykonane kablem o bardzo dobrej jakości. Typowa długość kabla to 
1,5 metra. Teoretyczna szybkość transmisji portu ECP może sięgać 2 
MB/s, jednak w praktyce jest to 150 - 800 kB/s. Tradycyjnie 
stosowanym złączem jest żeńskie, 25-stykowe gniazdo D-sub po 
stronie peceta i 36-stykowe złącze Amphenol po stronie drukarki, 
jednak w niektórych drukarkach (np. HP LJ 1100) używane są 36-
stykowe złącza miniaturowe.

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

Sterowniki interfejsów: równoległego i szeregowego
Współczesne kontrolery interfejsu szeregowego RS-232, 
zwane UART (ang. Uniwersal Asynchronous Receiver-
Transmitter) 
umożliwiają transmisję szeregową z szybkością 
kilkuset kb/s. 
Kontrolery interfejsów obecnie są one zintegrowane z płytą 
główną. 
Port szeregowy – COM (1, 2, 3, 4)
Port równoległy - LPT (1, 2)

background image

 

 

Interfejsy - krótka charakterystyka

Interfejs

Rodzaj

Przepustowoś
ć

Maksymalna 
długość kabla

Liczba 
urządzeń

RS-232

szeregowy

115 200-230 
400 bps

kilkanaście 
metrów

1

IEEE 1284 
(Centronics)

równoległy, 8 
b

150 kB/s - 2 
MB/s

8 m

1 (lub więcej)

 


Document Outline