Внешние интерфейсы

Принтеры, модемы и другое периферийное оборудование подключаются к компьютеру через стандартизированные интерфейсы, иногда называемые портами. В зависимости от способа передачи информации (параллельного или последовательного) между сопрягаемыми устройствами различают параллельные и последовательные интерфейсы.

Распространенными являются интерфейс Centronics (аналог в СНГ ИРПР-М ГОСТ 27942-88), обеспечивающий подключение широкого круга устройств с параллельной передачей информации, и RS-232S (аналог СНГ «Стык-2», ГОСТ 18125—81, ГОСТ 23675—79), наиболее широко применяемый для синхронной и асинхронной связи при соединении устройств с последовательной передачей информации. Данные традиционные интерфейсы в настоящее время вытесняются более быстродействующими — USB и FireWire

Последовательный порт стандарта RS-232-C. Интерфейс RS-232-C разработан EIA (Electronic Industries Association — Ассоциация производителей электроники) и является стандартом для соединения ЭВМ с различными последовательными внешними устройствами, в качестве которых первоначально выступали в основном терминалы и печатающие устройства.

IBM-PC совместимый ПК поддерживает интерфейс RS-232-C не в полном объеме (разъем, являющийся последовательным портом передает/принимает некоторые из сигналов, входящих в состав RS-232-C и имеющих соответствующие этому стандарту уровни напряжения). В операционных системах компьютеров IBM PC каждому порту RS-232-C присваивается логическое имя СОМ1:—COM4:.

Последовательная передача данных состоит в побитовой передаче каждого байта цифровой информации, в форме кадра данных, содержащего сигнал начала передачи (Start), сигнал окончания передачи (Stop) и информационные биты (рис. 9).

Рис. 9. Структура кадра данных при передаче байта информации в стандарте RS-232-C

Бит ST сигнализирует о начале передачи данных, затем передаются информационные биты — вначале младшие, потом старшие.

Иногда используется контрольный бит Р, которому присваивается такое значение, чтобы общее число единиц или нулей было четным или нечетным. Это используется для контроля правильности передачи кадра. Приемное устройство проверяет кадр на четность и при несовпадении с ожидаемым значением передает запрос о повторе передачи кадра. Бит (или биты) SP сигнализирует об окончании передачи байта.

Использование (или нет) битов Р, ST, SP задает формат передачи данных (кадра) на уровне RS-232. Принимающее и передающее устройства должны применять одинаковые форматы.

Основу последовательного порта составляет микросхема UART (Universal Asyncronous Receiver-Transmitter — универсальный асинхронный приемопередатчик— Intel 16450/16550/16550A).

UART содержит регистры (буферные, сдвиговые и др.) приемника и передатчика данных. При передаче байта информации он вначале записывается в буферный регистр передатчика, затем в сдвиговый регистр, откуда выдвигается по битам для последовательной передачи по линии связи. Обратный процесс происходит при приеме данных.

Разъем для подключения последовательного порта может содержать 25 или 9 выводов (соответственные обозначения — D25 и D9).

Только два провода этих разъемов используются для передачи и приема данных. Остальные отведены для вспомогательных и управляющих сигналов, причем для соединения различных типов устройств может потребоваться различное количество выводов разъемов.

Стандарт RS-232-C определяет взаимодействие между устройствами двух типов:

• DTE (Data terminal equipment — оконечное/терминальное устройство);

• DCE (Data communication equipment — устройство связи).

В большинстве случаев компьютер, терминал являются DTE, модемы, принтеры, графопостроители — DCE.

Если опустить ненужные подробности, то можно сказать, что для связи DTE—-DCE (например, компьютер — внешний модем) необходимо в разъемах осуществить соединение проводов по принципу «вход—вход» и «выход—выход» (рис. 10, а),

Рис. 10. Схемы связи проводов в кабелях для соединения DTE— DCE (а) и DTE-DTE (б)

для связи же DTE—DTE (например, компьютер—компьютер) принцип соединения другой — «выход—вход» и «вход—выход» (рис. 10, б). Структура, приведенная на рис. 2.30, б, используется для соединения двух ПК и в обиходе получила название «нуль-модем».

Параллельный порт. Параллельный порт (Centronics) используется для одновременной передачи 8 битов информации. В компьютерах этот порт используется главным образом для подключения принтера, хотя это не исключает возможности подсоединения к нему других устройств, например графопостроителей или других ПК.

Конструктивно он обычно оформлен в виде 25-контактного разъема типа D (DB25). Параллельные порты компьютера обозначаются LPT1-LPT4.

Имеется восемь шин (линий) данных, восемь шин заземления (для каждой шины данных), кроме того, имеются следующие управляющие сигналы:

• сигнал STROBE (строб) на контакте / сообщает принтеру, что текущая передача данных окончена и принтер может печатать символ;

• линия АСК (подтверждение готовности) на контакте 10. До тех пор, пока на этой линии высокий потенциал, компьютер не посылает данных;

• линия BUSY (занятость) сигнализирует компьютеру о том, что принтер занят;

• линия SELECT (выбор) показывает, что принтер выбран (т. е. режим online);

• линия FDXT — автоматический перевод строки;

• линия Error (ошибки) — принтер сообщает об ошибке (например, кончилась бумага);

• линия Ink — компьютер переводит принтер в то состояние, в котором он находился после включения питания (т. е. начальное состояние);

• линия Slctin — по этой линии компьютеру сообщается, готов ли принтер принимать данные — при низком уровне сигнала принтер готов принимать данные, при высоком — нет.

Хотя чаше всего параллельный порт применялся для передачи данных из компьютера в принтер, его можно использовать и для приема данных от внешнего устройства. Сейчас имеются программно-аппаратные средства, которые позволяют осуществить ввод.

Параллельное соединение применяется на расстояниях не более 5 м, некоторые источники ограничивают расстояние 1—2 м; при увеличении длины параллельных проводов возрастает межпроводная емкость, что приводит к перекрестным помехам, кроме того, растут материальные затраты на реализацию линии.

В принципе, современные параллельные порты должны быть двунаправленными и соответствовать требованиям стандарта ЕРР, поскольку ЕРР позволяет передавать данные в 10 раз быстрее, чем стандартные параллельные порты (2 Мбит/с против 200 Кбит/с).

USB (Universal system bus) — стандарт, разработанный совместно фирмами Compaq, DEC, Microsoft, IBM, Intel, NEC и Northern Telecom, предназначен для организации соединения многочисленных и разнотипных внешних устройств с помощью единого интерфейса (рис. 11).

Рис. 11. Архитектура взаимодействия элементов с участием USB

Стандарт USB позволяет подсоединить до 127 устройств последовательно или использовать концентратор USB (hub), к которому подсоединяются семь устройств. Разъемы содержат четыре контакта, включая провода питания (5 В) для таких небольших устройств, как ручной сканер или звуковая колонка (рис. 12).

Рис. 12. Разъемы интерфейса USB типа А (а) и В (б)

Шина USB позволяет многоуровневое каскадирование — архитектурную особенность шины USB, ее логическая топология — многоуровневая звезда.

Сегодня USB — это очень популярная универсальная последовательная шина. Предназначена для легкого подключения различного вида устройств — клавиатуры, мыши, джойстики, колонки, модемы, мобильные телефоны, ленточные, дисковые, оптические и магнитооптические накопители, флэш-диски, сканеры и принтеры, дигитайзеры, — словом все, что подключается к ПК.

Пропускной способности в 480 Мбит/с (версия 2.0) достаточно для удовлетворения потребностей всех этих применений в полной мере.

Добавление устройств больше не сопряжено с установкой дополнительных адаптеров, выполнением сложного конфигурирования, ручным инсталлированием дополнительного программного обеспечения: система автоматически определяет, какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя. Популярная периферия сегодня доступна в вариантах с USB гораздо чаще, чем с другими.

Дата добавления: 2014-01-04