Поскольку параллельный порт в IBM PC-совместимом компьютере чаще всего используется для подключения принтера, то его называют также принтер - портом. В MS-DOS компьютер работает максимум с тремя параллельными портами, которые имеют логические имена LPT1, LPT2 и LPT3. В адресном пространстве компьютера резервируются базовые адреса этих портов. Для принтерного порта LPT1 предусмотрено аппаратное прерывание IRQ7, а для LPT2 — IRQ5, хотя на практике они обычно не применяются. Установка базовых адресов портов и возможность использования прерываний настраиваются перестановкой перемычек (jumpers) на плате, описание которых приводится в технической документации для конкретного адаптера, либо программно.
Подсоединение кабеля к адаптеру параллельного интерфейса производится через 25-контактный разъем типа D-shell (DB-25), а со стороны принтера используется специальный 36-контактный разъем типа Centronics. Поскольку частота передаваемых сигналов может достигать десятков килогерц, длина таких кабелей обычно не превышает трех метров. "Фирменные" кабели Centronics бывают длиной 6, 8 и 10 футов (примерно 1,8; 2,4 и 3 м соответственно). Часто ошибки и потеря информации при использовании самодельного кабеля связаны именно с его длиной. Следует помнить, что при передаче данных с ТТЛ- уровнями максимальная длина кабеля не должна превышать 2—3 метров. Обычно для сигналов данных и управления в "фирменном" кабеле используются витые пары, а все проводники заключены в общий экран. Увеличение длины кабеля до десяти и более метров возможно только при использовании специальных усилителей сигналов. Основной функцией таких устройств при этом является сохранение временных соотношений сигналов, их уровней и фронтов. Однако для работы с удаленными принтерами целесообразно использовать последовательный интерфейс.
1.15.2 Последовательный порт
Последовательный интерфейс используется для большинства периферийных устройств, таких, как плоттер, удаленный принтер, мышь, внешний модем, программатор ПЗУ и т.д. До настоящего времени для последовательной связи IBM PC-совместимых компьютеров используются адаптеры с интерфейсом RS-232С (новая версия — EIA-232D). Описание этого интерфейса было опубликовано Американской промышленной ассоциацией еще в 1969 году. Европейским аналогом RS-232 являются два стандарта, разработанных Международным союзом электросвязи (International Telecommunications Union, ITU): V.24 (механические характеристики) и V28 (электрические характеристики). Хотя первоначально RS-232 был предназначен для связи центральной машины с терминалами, его простота и богатые возможности обеспечили ему более широкое применение. В современном IBM РС -совместимом компьютере, работающем под MS-DOS, может использоваться до четырех последовательных портов, имеющих логические имена соответственно СОМ1, COM2, COM3 и COM4. В адресном пространстве IBM PC-совместимых компьютеров последовательный адаптер занимает восемь последовательных адресов, включая базовый. Однако с помощью определенного "трюка" через эти восемь адресов происходит обращение к 11 регистрам, которые программируются соответствующим образом.
По существу, сердцем последовательного адаптера является микросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — универсальный асинхронный приемопередатчик.
Основным преимуществом последовательной передачи является возможность пересылки данных на большие расстояния, как правило, не менее 30 метров. Заметим, что в простейшем случае для приема и передачи через последовательный порт необходимы только три сигнала: TxD (Transmit Data — Передача данных), RxD (Receive Data — Прием данных) и, разумеется, GND (Ground — Земля).
В IBM PC-совместимых персональных компьютерах из 25 сигналов, предусмотренных стандартом RS-232, используются в соответствии с EIA только 9: три, описанных выше, и шесть, объединенных общим названием "handshake (квитирующие) сигналы". При использовании последовательного интерфейса одно из устройств выступает как DTE (Data Terminal Equipment — Оконечное устройство), а другое — как DCE (Data Communication Equipment — Устройство передачи данных). Хотя, вообще говоря, различие между ними состоит только в направлении используемых сигналов. Так, если сигнал для DTE является входным, то для DCE этот же сигнал будет выходным, и наоборот. При обмене данными могут применяться различные протоколы — правила обмена — от простейшего, упомянутого выше и работающего только с тремя сигналами интерфейса, до более сложных, использующих, например, пару квитирующих сигналов RTS-CTS. Различные коммуникационные программы могут применять различные протоколы обмена, поэтому во избежание недоразумений лучше всегда предварительно изучить соответствующие технические описания. Микросхемы UART 8250 и их аналоги рассчитаны на максимальную скорость 38400 бит/с, а 16450 — на 115200 бит/с. Обычно передача данных осуществляется на нескольких дискретных скоростях: 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 и 19 200 бит/с. Для IBM PC-совместимых компьютеров скорость обмена не превышает 9600 бит/с, поскольку встроенные средства BIOS (коммуникационное прерывание 14h) поддерживают скорости только до этого значения. При специальном программировании регистров можно достигнуть скорости обмена до 115 200 бит/с.
Исходная тактовая частота, используемая для UART, стабилизирована кварцевым генератором (например, 18 432 кГц). Из этой частоты формируются все упомянутые частоты. Последовательный порт работает асинхронно — данные передаются без тактового сигнала. Как известно, в этом случае незначительное различие скоростей приема и передачи не влияет на качество обмена. На обеих сторонах должны быть установлены программно (или с помощью переключателей) следующие параметры: скорость передачи данных, количество битов обмена (от 5 до 8), количество стоповых битов (1 или 2), бит контроля (по четности или нечетности, при 8 битах отсутствует). Передача данных начинается с изменения напряжения на линии с низкого уровня до высокого (с -12 В до +12 В) так называемый стартовый бит. Стоповые биты передаются низким уровнем напряжения, обычно -12 В. При использовании контроля по четности соответствующий бит выбирается таким образом, что сумма бит данных и бит контроля представляет собой четное число. Аналогичным образом выполняется контроль по нечетности.
1.15.3 USB (Universal Serial Bus)
Физически USB представляет из себя две скрученные пары проводов для передачи данных в каждом направлении (дифференциальное включение) и линию питания (+5 В). Структура стандарта USB была описана выше. Один порт может адресовать до 63 устройств через цепочку концентраторов (hubs). Передача данных может осуществляться как в асинхронном, так и в синхронном режимах. USB может обеспечить скорость до 12 Мбит/с. Одним из преимуществUSB является, в частности, возможность соединения с цифровой телефонной линией без дополнительных, плат. Все подключенные к USB устройства должны конфигурироваться автоматически.
1.15.4 Инфракрасный порт
Для связи портативных компьютеров с настольными, а также для подключения к ним лазерных принтеров стал использоваться беспроводной интерфейс, работающий в инфракрасном диапазоне волн. Принцип работы инфракрасного порта довольно прост:- светодиод (LED), работающий в инфракрасном диапазоне волн, излучает последовательность импульсов, которую принимает соответствующий фотодиод, и затем преобразует обратно в электрические сигналы. Подобная связь имеет ряд преимуществ, например низкая цена и невысокое энергопотребление. К тому же она вполне безопасна для здоровья и не вносит дополнительную лепту в электромагнитную несовместимость устройств.
Соответствующая ассоциация IrDA (Infrared Data Association) была основана еще в 1993 году. Тогда ее членами стали свыше 100 компаний. Целью этой организации было создание стандарта на недорогое соединение с использованием инфракрасного света между различными устройствами. Первый такой стандарт появился в июне 1994 года. Он основывался на технологии, предложенной компанией Hewlett Packard — SIR (Serial Infra Red Technology). В частности, данная спецификация определяла следующие ключевые параметры: скорость передачи, расстояние между устройствами и угол передачи. Для обеспечения низкой стоимости SIR базируется на стандартном последовательном порте, который имеется у большинства компьютеров и периферийных устройств. Диапазон скоростей передачи составляет от 9600 до 115 200 бит/с. Невысокое энергопотребление накладывает ограничение на предельное расстояние между устройствами: оно не может превышать одного метра. Довольно небольшой угол (30 градусов) позволяет избегать интерференции волн при работе других SIR-устройств.
В апреле 1995 года ассоциация IrDA предложила два расширения существующего стандарта, которые получили название FIR (Fast IR). Скорости передачи в данном случае могут составлять 1,152 или 4,0 Мбита/с. Однако любая система на базе нового стандарта должна обладать обратной совместимостью для работы на скорости 115,2 Кбит/с.
1.15.5 Игровой порт
Игровой (game) порт, или адаптер, как правило, расположен либо на звуковой, либо на многофункциональной плате ввода-вывода (Multi I/O Card). Основным элементом игрового адаптера является аналого-цифровой преобразователь, который позволяет подключать к компьютеру определенные аналоговые устройства, например джойстик. Этот адаптер принимает до четырех цифровых входов типа "включено-выключено" (Например, для нажатия кнопок) и до четырех аналоговых входов (изменение параметров).
Одной из особенностей разъема на game-адаптере является то, что к нему в отличие, например, от разъемов последовательного или параллельного порта могут подключаться два джойстика одновременно. Такое соединение выполняется обычно посредством так называемого Y-кабеля. Для тех, кто увлекается компьютерными играми, нет нужды объяснять необходимость наличия именно двух джойстиков. В адресном пространстве портов для игрового адаптера зарезервировано поле адресов от 200h до 207h. На самом деле для этого адаптера достаточно только одного адреса. Для PC/XT это, как правило, 200h, а для PC/AT — 20In.