Интерфейсы, порты ПК

превышает количество выходных, что позволяет выполнить полную проверку всех

цепей. Заглушка соединяет выход приемника со входом передатчика.

Обязательная для всех схем заглушек перемычка RTSCTS позволяет работать

передатчику - без нее символы не смогут передаваться. Выходной сигнал DTR

обычно используют для проверки входных линий DSR, DCD и RI.

Если тест с внешней заглушкой не проходит, причину следует искать во

внешних буферах, их питании или в шлейфах подключения внешних разъемов.

Здесь может помочь осциллограф или вольтметр. Последовательность проверки

может быть следующей:

1. Проверить наличие двуполярного питания выходных схем передатчиков

(этот шаг логически первый, но поскольку он технически самый сложный, его

можно отложить на крайний случай, когда появится желание заменить буферные

микросхемы).

2. Проверить напряжение на выходах TD, RTS и DTR: после аппаратного

сброса на выходе TD должен быть отрицательный потенциал около -12 В (по

крайней мере ниже -5 В), а на выходах RTS и DTR - такой же положительный.

Если этих потенциалов нет, возможна ошибка подключения разъема к плате

через шлейф. Распространенные варианты:

> шлейф не подключен;

> шлейф подключен неправильно (разъем перевернут или вставлен со

смещением);

> раскладка шлейфа не соответствует разъему платы.

Первые два варианта проверяются при внимательном осмотре, третий же

может потребовать некоторых усилий. В табл. 2.1 приведены три варианта

раскладки 10-проводного шлейфа разъема СОМ-порта, известных автору; для СОМ-

портов на системных платах возможно существование и других. Теоретически

шлейф должен поставляться в соответствии с разъемом платы, на которой

расположен порт.

Если дело в ошибочной раскладке, то эти три выходных сигнала удастся

обнаружить на других контактах разъемов (на входных контактах потенциал

совсем небольшой). Если эти сигналы обнаружить не удалось, очевидно, вышли

из строя буферные формирователи.

Функции BIOS для СОМ-портов

В процессе начального тестирования POST BIOS проверяет наличие

последовательных портов (регистров UART 8250 или совместимых) по

стандартным адресам и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки

BIOS Data Area 0:0400, 0402, 0404, 0406. Эти ячейки хранят адреса портов с

логическими именами СОМ 1-COM4. Нулевое значение адреса является признаком

отсутствия порта с данным номером. В ячейки 0:047С, 047D, 047Е, 047F

заносятся константы, задающие тайм-аут для портов.

Обнаруженные порты инициализируются на скорость обмена 2400 бит/с, 7 бит

данных с контролем на четность

(even), 1 стоп-бит. Управляющие сигналы интерфейса DTR и RTS переводятся

в исходное состояние ("выключено" положительное напряжение).

Порты поддерживаются сервисом BIOS INT 14h, который обеспечивает

следующие функции:

> ООЬ - инициализация (установка скорости обмена и формата посылок,

заданных регистром AL; запрет источников прерываний). На сигналы

DTR и RTS влияния не оказывает (после аппаратного сброса они

пассивны).

> Olh - вывод символа из регистра AL (без аппаратных прерываний).

Активируются сигналы DTR и RTS, и после освобождения регистра THR в

него помещается выводимый символ. Если за заданное время регистр не

освобождается, фиксируется ошибка тайм-аута и функция завершается.

> 02h - ввод символа (без аппаратных прерываний). Активируется

только сигнал DTR (RTS переходит в пассивное состояние), и

ожидается готовность принятых данных, принятый символ помещается в

регистр AL. Если за заданное время данные не получены, функция

завершается с ошибкой тайм-аута.

> 03h - опрос состояния модема и линии (чтение регистров MSR и LSR).

Эту гарантированно быструю функцию обычно вызывают перед функциями

ввода/вывода во избежание риска ожидания тайм-аута.

При вызове INT 14h номер функции задается в регистре АН, номер порта (0-

3) - в регистре DX(0 - СОМ 1, 1 - COM2...). При возврате из функций 0,1 и 3

регистр АН содержит байт состояния линии (регистр LSR), AL - байт состояния

модема (MSR). При возврате из функции 2 нулевое значение бита 7 регистра АН

указывает на наличие принятого символа в регистре AL', ненулевое значение

бита 7 - на ошибку приема, которую можно уточнить функцией 3.

СОМ-порт и РпР

Современные ПУ, подключаемые к СОМ-порту, могут поддерживать

спецификацию РпР. Основная задача ОС заключается в идентификации

подключенного устройства, для чего разработан несложный протокол,

реализуемый на любых СОМ-портах чисто программным способом (рис. 2.18):

[pic]

Рис. 2.18. Запрос идентификатора устройства РпР

1. Порт инициализируется с состоянием линий DTR=OA/, RTS=OFF, TXD=Mark -

состояние покоя (Idle).

2. Некоторое время (0,2 с) ожидается появление сигнала DSR, которое

указало бы на наличие устройства, подключенного к порту. В простейшем

случае устройство имеет на разъеме перемычку DTR-DSR, обеспечивающую

указанный ответ. Если устройство обнаружено, выполняются манипуляции

управляющими сигналами DTR и RTS для получения информации от устройства.

Если ответ не получен, ОС, поддерживающая динамическое реконфигурирование,

периодически опрашивает состояние порта для обнаружения новых устройств.

3. Порт программируется на режим 1200 бит/с, 7 бит данных, без паритета,

1 стоп-бит, и на 0,2 с снимается сигнал DTR. После этого устанавливается

DTR=1, а еще через 0,2 с устанавливается и RTS=1.

4. В течение 0,2 с ожидается приход первого символа от устройства. По

приходе символа начинается прием идентификатора (см. ниже). Если за это

время символ не пришел (рис. 2.18), выполняется вторая попытка опроса (см.

п. 5), несколько отличающаяся от первой.

5. На 0,2 с снимаются оба сигнала (DTR=0 и RTS=0), после чего они оба

устанавливаются (DTR=1 и RTS==1).

6. В течение 0,2 с ожидается приход первого символа от устройства, по

приходе символа начинается прием идентификатора (см. ниже). Если за это

время символ не пришел, то в зависимости от состояния сигнала DSR переходят

к проверке отключения Verify Disconnect (при DSR^O) или в дежурное

состояние Connect Idle (при DSR=1).

7. В дежурном состоянии Connect Idle устанавливается DTR=1, RTS=0, порт

программируется на режим 300 бит/с, 7 бит данных, без паритета, 1 стоп-бит.

Если в этом состоянии обнаружится DSR=0, ОС следует уведомить об отключении

устройства.

Посимвольный прием идентификатора устройства имеет ограничения по тайм-

ауту в 0,2 с на символ, а также общее ограничение в 2,2 с, позволяющее

принять строку длиной до 256 символов. Строка идентификатора РпР должна

иметь маркеры начала (28h или 08h) и конца (29h или 09h), между которыми

располагается тело идентификатора в стандартизованном формате. Перед

маркером начала может находиться до 16 символов, не относящихся к

идентификатору РпР. Если за первые 0,2 с ожидания символа (шаг 4 или 6)

маркер начала не пришел, или же сработал тайм-аут, а маркер конца не

получен, или же какой-либо символ принят с ошибкой, происходит переход в

состояние Connect Idle. Если получена корректная строка идентификатора, она

передается ОС.

Для проверки отключения (Verify Disconnect) устанавливается DTR=1, RTS=0

и через 5 с проверяется состояние сигнала DSR. При DSR=1 происходит переход

в состояние Connect Idle (см. п. 7), при DSR^O происходит переход в

состояние Disconnect Idle, в котором система может периодически опрашивать

сигнал DSR для обнаружения подключения устройства.

Описанный механизм разрабатывался фирмой Microsoft с учетом

совместимости с не РпР устройствами - невозможность их вывода из строя и

устойчивость системы к сообщениям, не являющимся РпР идентификаторами.

Например, обычная Microsoft Mouse при включении питания от интерфейса

ответит ASCII-символом "М" (трехкнопочная - строкой "МЗ").

Параллельный интерфейс: LPT-порт

Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера

—LP'T-порт (Line PrinTer — построчный принтер).

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров,

расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются

относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого

являются 386h, 378h и 278h. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-

битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов.

BIOS поддерживает до четырех LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом —

прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтерами по

интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа,

инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера.

Интерфейс Centronics

Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу

взаимодействия, так и к 36-контактному разъему, устанавливаемому на

принтерах. Назначение сигналов приведено в табл. 1.

Сигналы интерфейса Centronics

Таблица 1.

|Сигнал |I/O |Контакт |Назначение |

|Strobe |I |1 |Строб данных. Данные фиксируются по низкому |

| | | |уровню сигнала |

|Data |I |2-9 |Линии данных. Data 0 (контакт 2) — младший бит |

|[0:7] | | | |

|Actt |0 |10 |Acknowledge — импульс подтверждения приема |

| | | |байта (запрос на прием следующего). Может |

| | | |использоваться для формирования запроса |

| | | |прерывания |

|Busy |0 |11 |Занято. Прием данных возможен только при низком|

| | | |уровне сигнала |

|PaperEnd |0 |12 |Высокий уровень сигнализирует о конце бумаги |

|Select |0 |13 |Сигнализирует о включении принтера |

|Auto LF# |I |14 |Автоматический перевод строки. |

|Еггогй |0 |32 |Ошибка: конец бумаги, состояние OFF-Line или |

| | | |внутренняя ошибка принтера |

|Imt# |I |31 |Инициализация |

|Slot In# |I |36 |Выбор принтера (низким уровнем). При высоком |

| | | |уровне принтер не воспринимает остальные |

| | | |сигналы интерфейса |

|GND |- |19-30 33 |Общий провод интерфейса |

|* I/O |Задает|Направлен|(вход/выход) применительно к принтеру. |

| | |ие | |

Интерфейс Centronics поддерживается большинством принтеров с

параллельным интерфейсом, его отечественным аналогом является интерфейс

ИРПР-М.

Функции BIOS для LPT-порта

BIOS обеспечивает поддержку LPT-порта, необходимую для организации

вывода по интерфейсу Centronics.

В процессе начального тестирования POST BIOS проверяет наличие

параллельных портов по адресам ЗВСЬ, 378h и 278h и помещает базовые адреса

обнаруженных портов в ячейки BIOS DATA AREA 0:0408h, 040Ah, 040СП, 040ЕП.

Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами LPT1-LPT4. В ячейки

0:0478, 0479, 047А, 047В заносятся константы, задающие выдержку тайм-аута

для этих портов.

Поиск портов обычно ведется по базовому адресу. Если считанный байт

совпал с записанным, считается, что найден LPT-порт, и его адрес помещают в

ячейку BIOS DATA AREA. Адрес порта LPT4 BIOS самостоятельно установить не

может, поскольку в списке стандартных адресов поиска имеются только три

вышеуказанных.

Обнаруженные порты инициализируются — записью в регистр управления

формируется и снимается сигнал Initff, после чего записывается значение

00h, соответствующее исходному состоянию сигналов интерфейса.

Программное прерывание BIOS I NT 17h обеспечивает следующие функции

поддержки LPT-порта:

00h — вывод символа из регистра AL по протоколу Centronics. Данные

помещаются в выходной регистр и после готовности принтера формируется

строб.

01h — инициализаия интерфейса и принтера.

02h — опрос состояния принтера.

При вызове INT 17h номер функции задается в регистре АН, номер порта — в

регистре DX (0 — LPT1, 1 — LPT2...). При возврате после любой функции

регистр АН содержит код состояния — биты регистра состояния SR[7:3] (биты 6

и 3 инвертированы) и флаг тайм-аута в бите 0. Флаг тайм-аута

устанавливается при неудачной попытке вывода символа.

Физический и электрический интерфейс

Стандарт IEEE 1284 определяет физические характеристики приемников и

передатчиков сигналов.

К передатчикам предъявляются следующие требования:

Уровни сигналов без нагрузки не должны выходить за пределы -0,5... +5,5

В.

Уровни сигналов при токе нагрузки 14 мА должны быть не ниже +2,4 В для

высокого уровня (voh) и не выше +0,4 В для низкого уровня (vol) на

постоянном токе.

Выходной импеданс ro, измеренный на разъеме, должен составлять 50(±)5 Ом

на уровне voh-vol. Для обеспечения заданного импеданса в некоторых случаях

используют последовательные резисторы в выходных цепях передатчика.

Согласование импеданса передатчика и кабеля снижает уровень импульсных

помех.

Скорость нарастания (спада) импульса должна находиться в пределах 0,05-

0,4 В/нс.

Требования к приемникам:

Допустимые пиковые значения сигналов -2,0...+7,0.

Пороги срабатывания должны быть не выше 2,0 В (vih) для высокого уровня

и не ниже 0,8 В (vil) для низкого.

Приемник должен иметь гистерезис в пределах 0,2-1,2 В.

Входной ток микросхемы не должен превышать 20 мкА.

Входная емкость не должна превышать 50 пФ.

Стандарт IEEE 1284 определяет три типа используемых разъемов. Типы Л (DB-

25) и В (Centronics-36) используются в традиционных кабелях подключения

принтера, тип С — новый малогабаритный 36-контактный разъем.

Интерфейсные кабели, традиционно используемые для подключения принтеров,

обычно имеют от 18 до 25 проводников, в зависимости от числа проводников

цепи GND.

Стандарт IEEE 1284 регламентирует и свойства кабелей:

Все сигнальные линии должны быть перевитыми с отдельными обратными

(общими) проводами.

Каждая пара должна иметь импеданс 62(±)6 Ом в частотном диапазоне 4-16

МГц.

Уровень перекрестных помех между парами не должен превышать 10%.

Кабель должен иметь экран (фольгу), покрывающий не менее 85% внешней

поверхности. На концах кабеля экран должен быть окольцован и соединен с

контактом разъема.

Кабели, удовлетворяющие этим требованиям, маркируются надписью IЕЕЕ Std

1284-1994 Compliant». Они могут иметь длину до 10 метров.

Режимы передачи данных

Стандарт IEEE 1284 определяет пять режимов обмена, один из которых

полностью соответствует традиционному стандартному программно-управляемому

выводу по протоколу Centronics. Остальные режимы используются для

расширения функциональных возможностей и повышения производительности

интерфейса. Стандарт определяет способ согласования режима, по которому

программное обеспечение может определить режим, доступный и хосту (в нашем

случае это PC), и периферийному устройству.

Режимы нестандартных портов, реализующих протокол обмена Centronics

аппаратно («Fast Centronics, «Parallel Port FIFO Mode»), могут и не

являться режимами IEE1284, несмотря на наличие в них черт ЕРР и ЕСР.

При описании режимов обмена фигурируют следующие понятия:

Хост — компьютер, обладающий параллельным портом.

ПУ — периферийное устройство, подключаемое к этому порту (им может

оказаться и другой компьютер). обозначениях сигналов Ptr обозначает

передающее периферийное устройство.

Прямой канал — канал вывода данных от хоста в ПУ.

Обратный канал канал ввода данных в хост из ПУ.

Неисправности и тестирование параллельных портов

Тестирование параллельных портов целесообразно начинать с проверки их

наличия в системе. Список адресов установленных портов обычно появляется в

таблице заставки, выводимой BIOS на экран перед загрузкой ОС. Кроме этой

таблицы, список можно посмотреть и с помощью тестовых программ или прямо в

BIOS DATA AREA с помощью любого отладчика.

Если BIOS обнаруживает меньше портов, чем установлено физически, скорее

всего, каким-либо двум портам присвоен один адрес. Программное тестирование

порта без диагностической заглушки (Loop Back) не покажет ошибок, поскольку

при этом читаются данные выходных регистров, а они у всех конфликтующих (по

отдельности исправных портов) совпадут. Именно такое тестирование и

производит BIOS при проверке на наличие портов. Разбираться с такой

ситуацией имеет смысл последовательно устанавливая порты и наблюдая за

адресами, появляющимися в списке.

Если физически установлен только один порт и его не обнаруживает BIOS,

то либо он отключен при конфигурировании, либо вышел из строя скорее всего

из-за нарушений правил подключения.

Тестирование портов с помощью диагностических программ позволяет

проверить их выходные регистры, а при использовании специальных заглушек —

и входные линии. Поскольку количество выходных линий порта (12) и входных

(5) различно, то полная проверка порта с помощью пассивной заглушки

принципиально невозможна. Разные программы тестирования требуют применения

специально на них ориентированных заглушек (рис. 1),

Рис. 1. Схема заглушки для тестирования LPT-порта программой Checkit

Большинство неприятностей при работе с LPT-портами доставляют разъемы и

кабели. Для проверки порта, кабеля и принтера можно воспользоваться

специальными тестами из популярных диагностических программ (Checkit,

PCCheck и т. п.), а можно вывести на принтер какой-либо символьный файл.

Если вывод файла с точки зрения DOS проходит (копирование файла на

устройство с именем LPTn или PRN проходит быстро и успешно), а принтер

(исправный) не напечатал ни одного символа — скорее всего, это обрыв

(неконтакт в разъеме) цепи STROBES.

Если принтер по своему индикатору находится в состоянии On Line, a

появляется сообщение о его неготовности (Not Ready Error), то причину

следует искать в линии Busy.

Если принтер искажает информацию при печати, возможен обрыв (или

замыкание) линий данных. В этом случае удобно воспользоваться файлом,

содержащим последовательность кодов всех печатных символов (его можно

создать с помощью простой программы, написанной даже на языке Basic, — ее

текст приведен ниже).

10 OPEN "bincod.chr" FOR OUTPUT AS #1

20 FORJ=2T015

30 FOR 1=0 ТО 15

40 PRINT#1, CHR$(16*J+I);

50 NEXT I 60 PRINT#1,

70 NEXTJ

80 CLOSE #1

90 END

Файл BINCOD.CHR, созданный данной программой, представляет собой таблицу

всех печатных символов (управляющие коды пропущены), расположенных по 16

символов в строке. Если файл печатается с повтором некоторых символов или

их групп, по периодичности повтора можно легко вычислить оборванный провод

данных интерфейса. Этот же файл удобно использовать для проверки аппаратной

руссификации принтера.

Если принтер, подключенный к порту, в стандартном режиме (SPP) печатает

нормально, а при переходе на ЕСР начинаются сбои, следует проверить кабель

— соответствует ли он требованиям IEEE 1284. Кабели с неперевитыми

проводами нормально работают на скоростях 50-100 Кбайт/с, но при скорости 1-

2 Мбайт/с, обеспечиваемой ЕСР, они могут не работать, особенно при длине

более 2 метров.

Если при установке драйвера РпР-принтера появилось сообщение о

необходимости применения «двунаправленного кабеля», проверьте наличие связи

контакта 17 разъема DB-25 с контактом 36 разъема Centronics.

Аппаратные прерывания от LPT-порта используются далеко не всегда.

Неисправности, связанные с цепью прерывания от порта, проявляются не часто.

Однако по-настоящему многозадачные ОС (например, сервер NetWare) стараются

работать с портом именно по прерываниям. Тестировать линию прерывания

можно, только подключив к порту периферийное устройство или специальную

заглушку.

Параллельный порт и РпР

Большинство современных периферийных устройств, подключаемых к LPT-

порту, поддерживает стандарт 1284 и функции РпР. Для поддержки этих функций

компьютером с аппаратной точки зрения достаточно иметь контроллер

интерфейса, поддерживающий стандарт 1284. Для работы РпР подключенное

устройство должно сообщить операционной системе все необходимые сведения о

себе (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.

[pic]

Страницы: 1, 2, 3