Описание портов компьютера

Присоединение внешних устройств к компьютеру типа IBM возможно через параллельный или последовательный (серийный) интерфейсы (порты) или через адаптер, непосредственно подсоединенный к системной шине ЭМВ через разъем (слот) на материнской плате.
 

Через параллельный интерфейс, имеющий 25-штырьковый разъем, к компьютеру обычно подсоединен принтер по стандарту Centronics (отечественный аналог: ИРПР-М). Ниже приведено распределение сигналов по контактам в IBM-комьютере.
 

Контакт	Сигнал			Направление сигнала
1	strob	строб	ист -> пр
2	date 1	данные	ист -> пр
...	……	данные	ист -> пр
9	date8	данные	ист -> пр
10	acknlg	подтверждение	пр -> ист
11	busy	занят	пр -> ист
12	pe	конец бумаги	пр -> ист
13	select out	готовность приемника	пр -> ист
14	auto feed	авт. перевод бумаги	ист-> пр
15	error	ошибка	пр -> ист
16	init	сброс	ист ->пр
17	select in	выбор	ист ->пр
19-25	ground	земля

Подчеркнутые сигналы (напр. error) - инвертированные. Уровень сигнала соответствует ТТЛ-схемам лог."1" = 2.4-5.25 В, лог."0" = 0-0.5 В. Компьютер (источник) проверяет нет ли сигнала busy, выставляет данные и подает сигнал strob. Приемник по появлению строба выставляет busy. После обработки информации снимает busy и выдает acknlg.
 

Работу с параллельным портом ввода-вывода обеспечивает прерывание BIOS (basic input/output system) int 17h, которое имеет 3 функции: 0 - символ вывода на печать, 1 - инициализация порта, 2- получение слова состояния. При этом номер функции заносится в регистр процессора AH, код символа в AL, а номер порта (0-2) в DX. После вызова прерывания int 17 в AX окажется слово состояния. В Турбо Паскале в библиотеке DOS есть тип Registers и процедура Intr(n,registers), которые могут использоваться для работы с параллельным портом например так:

function StatPrint: byte; {возвращает слово состояние}

var Reg: Registers;

begin

Reg.Ah:=2; Reg.Dx:=0; Intr(17, Reg);

end;

При автоматизации физического эксперимента параллельный интерфейс может использоваться для ввода/вывода цифровой информации по 12 линиям от компьютера (данные - 8 бит и управление - 4 бита) и по 4 линиям к нему (состояние). Каждая выходная линия, при соответствующем согласовании, может быть использована для управления состоянием аппаратуры типа "включено-выключено": запуск генератора, опускание пера, открытие шторки и т.д. Простейший цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), показанный на рис.1, может использоваться для вывода аналоговой информации, например на самописец, осциллограф, динамик и др.

Входные линии параллельного порта можно использовать для ввода состояния клавиш, наличия высокого/низкого уровня сигнала и т.д. в ваших приборах. Например, можно программно легко реализовать простейший счетчик импульсов или частотомер. Если использовать генератор, у которого частота импульсов зависит от емкости (или сопротивления), то можно на его базе изготовить R или C измеритель.
 

Обратите внимание на тот факт, что некоторые линии управления и состояние - инвертированы.
 
 
Последовательный (серийный) интерфейс.

Через последовательный интерфейс, имеющий 25- или 9-штырьковый разъем, к компьютеру обычно подсоединяют манипулятор мышь, внешний модем, иногда принтер по стандарту RS232 (отечественный аналог:: Стык С2). Ниже приведено распределение сигналов по контактам в IBM-комьютере.

Уровни сигналов лог."1" (MARK) и лог."0" (SPACE) составляет: -12..-3В и +3..+12В соответственно.

Формат данных для RS232:
 
 

Число старт и стоп битов - 1, 1.5, 2; P - бит четности; число битов данных -5, 7, 8. Скорость обмена информацией составляет 110-9600 бит/с (бод). Параметры порта могут быть установлены командой ДОС: mode com1: b, pr, db, s, p.

Где b – скорость передачи (110-9600), pr - приоритет (n-нет, o-нечет, e-чет), db-длина (7-8 бит), s- число стоп-битов, p- проверка таймаута.

Серийный порт занимает в адресном пространстве 3 байта: 3F8h- регистр передатчика (приемника), 3FBh- регистр управления, 3FDh- регистр состояния. Аналогично параллельному порту последовательный порт обслуживается прерыванием Int 14h.

Два компьютера могут быть соединены для обмена информацией через данный порт с помощью нуль-модемного кабеля ( т.е. тремя проводами)

Norton Comander имеет соответствующую программную поддержку (Link). Чтобы Norton Commander мог работать с двум компьютерами, соединенными через параллельные порты, эти компьютеры должны быть соединены специальным кабелем.

Ниже приведена схема разводки кабеля.
 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
7	15	13	12	10	11	1	14	16	5	6	4	3	8	2	9	17

Игровой порт, служащий для подключения джойстиков, в своей основе имеет несколько нестандартный аналого-цифровой преобразователь: сопротивление-частота. Количество импульсов зависит от времени зарядки RC некоторого конденсатора С через резистор R (R=100 кОм), находящийся в джойстике, до уровня напряжения логической единицы, который фиксируется компаратором. Адрес этого адаптера - 200h (IBM XT) или 201h (IBM AT). Сигналы на разъеме игрового порта показаны ниже:

Применение данного адаптера возможно для ввода 4 битов информации (сравните с параллельным портом).
 
 

Микросхема КР580ВВ55А (intel 8255А)

Для ввода/вывода цифровой информации из компьютерной системы используется программируемый параллельный порт КР580ВВ55А, который схематично изображен ниже.

Рис.2. Пример взаимодействия программируемых параллельного порта (PI) КР580ВВ55А и таймера (T) КР580ВИ53 с системной магистралью компьютера. DC - дешифратор К555ИД7.

Микросхема КР580ВВ55А ( аналог intel 8255А ) позволяет переключать шину данных компьютера ( data bus ) на один из трех 8-битных портов ( регистров ) A, B или C. Направление передачи данных и режим работы (0 - 2) определяются программным способом. Чаще других используется режим 0: простой ввод-вывод. Состояние адресных линий А0 и А1 позволяет выбрать для обмена информацией регистры A, B, C или регистр управления. Режим работы параллельного интерфейса КР580ВВ55А определяется байтом, записанным в регистр управления (см. ниже). При работе на вывод порты A, B, C действуют как регистры, т.е. сохраняют информацию до следующей записи, при работе на ввод информация теряется. Порт С, в отличие от портов A и B, разбит на полубайты и может программироваться раздельно т.е. мы имеем группы A и B.

В дополнение к основным режимам работы микросхема КР580ВВ55А обеспечивает возможность программной независимой установки/сброса любого бита в порте С, в этом случае старший бит в регистре управления должен быть 0.

Интегральная схема КР580ВИ53 создана по n-МОП технологии, Uпит=+5 В, U1>2.4 В, U0<0.45 В, P=1 Вт, fтакт<2 МГц, 24 "ножки", максимальное значение счета: 216 - в двоичном коде и 104 -в двоично-десятичном. Программируемый таймер КР580ВИ53 реализован в виде трех независимых 16-разрядных вычитающих счетчиков (каналов) с общей схемой управления. Каждый канал может работать в шести режимах. Программирование режимов работы каналов осуществляется индивидуально и в произвольном порядке путем ввода управляющих слов в регистры режимов каналов, а в счетчики - некоторого числа байтов. На рис.2 можно видеть, что таймер обменивается информацией с 8-битной шиной данных микропроцессорной системы (data bus) через вход D, а также он связан с адресной шиной двумя линиями А0-А1, обеспечивающими выбор одного из четырех регистров (3 канала и управляющее слово). Сигналы шины управления IOR и IOW (чтение/запись из/в внешнее устройство) определяют направление потока информации от процессора к таймеру и наоборот. С0, С1, С2 - тактовые входы, сигналы на Е0, Е1, Е2 разрешают или запрещают работу соответствующего канала, OU0, OU1, OU2 - выходы.

В составе адаптера НВЛ-03 пользователю доступен только канал 2 программируемого таймера: адрес - 302h , адрес управляющего слова - 303h. На выходной разъем НВЛ-03 выведены линии О2 (15 контакт) и С2 (13 контакт), на линию Е2 всегда подан высокий уровень, что ограничивает выбор режимов работы.
 

Распайка слота ISA.