پورت موازي و استفاده از آن در پروژه‌ها

هدف

پورت موازي يك سيستم كامپيوتر راهي جهت كنترل پروژه‌هاي سخت‌افزاري مي باشد. در اين فصل با بررسي انواع پورت‌هاي موازي، نحوه استفاده از اين پورت را به عنوان نمونه در چندپروژه خواهيم آورد. نحوه برنامه‌ريزي پورت‌هاي موازي و استفاده از وقفه‌ها در كنترل پورت‌ها را نيز مورد بررسي قرار مي دهيم.

دراين فصل سعي خواهيم كرد با بررسي پورت موازي يا چاپگرها،نحوۀ استفاده از آن در پروژه‌ها و كنترل ابزارهاي خروجي و ورودي و ديجيتال يا آنالوگ با آن را بررسي نماييم. گر چه اين فصل چندان ارتباطي با اسلات‌هاي توسعه ندارد ولي نحوۀ استفاده از يك يا چند آدرس را در پروژه‌هاي سخت‌‌‌‌‌افزاري نشان خواهد داد كه براي طراحان كارتهاي جانبي خارج از اسلات‌ها كه جديدا نيز زياد شده است بسيار مفيد خواهد بود.

1-11 پين‌هاي اينترفيس چاپگر سنترونيكس

پورت‌ موازي به عنوان اينترفيس استاندارد چاپگرها در سيستمهاي 8680 تعريف و استفاده مي‌شود. اين مشابه استاندارد چاپگر اپسيون Fx-100 مي‌باشد. اين پورت داراي 26 پين بوده كه تعداد زيادي سيگنال زمين در آن جهت جلوگيري از تداخل نويز در نظر گرفته شده است. اين 36 پايه را مي‌توان در 4 گروه به صورت زير تقسيم‌بندي نمود:

1.     خطوط اطلاعات كه اطلاعات را از سيستم به چاپگر منتقل مي‌نمايد.

2.     سيگنالهاي حالت چاپگر. اين سيگنالهاي حالت چاپگر را در هر لحظه نشان مي‌دهند.

3.     سيگنالهاي كنترل چاپگر. اين سيگنالها به چاپگر مي‌گويد كه چه عملي بايد انجام دهد.

4.     سيگنالهاي زمين. اين سيگنالها جهت برگشت زمين هر كدام از خطوط اطلاعات و يا سيگنالهاي حالت و كنترل مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

خطوط اطلاعات و زمين آنها

خطوط ورودي D1 تا D8، يك خط موازي جهت ارسال اطلاعات از سيستم كامپيوتر به چاپگر را فراهم مي‌آورند. سيگنالهاي 20 تا 28 خطوط زمين D1 تا D8 مي‌ساشند.

سيگنالهاي حالت چاپگر

سيگنالهاي خروجي فوق از چاپگر به سيستم آمده تا حالت قسمتهاي مختلف چاپگر را به سيستم و برنامۀ كاربردي مورد نظر نشان دهد. اين سيگنالها عبارت‌اند از:

(پين 12) PE : جهت نمايش نداشتن كاغذ توسط چاپگر

(پين 11) BUSY اين سيگنال در صورت آماده نبودن چاپگر جهت دريافت اطلاعات جديد در حالت high قرار مي‌گيرد.يعني زماني كه چاپگر off-line است يا آمادگي دريافت اطلاعات جديد را ندارد به حالت high مي‌رود و به سيستم مي‌گويد كه نبايد براي چاپگر ارسال اطلاعات داشته باشد.

(پين 32) ERROR : يك سيگنال خروجي كه درحالت معمولي high بوده و زماني كه يك خطا (مثلا نبودن كاغذ) رخ دهد به حالت low خواهد رفت.

(پين 13) SLCT : در حالت نرمال به صورت high بوده و از چاپگر به PC مي‌رود و زماني كه چاپگر روشن مي‌شود نشان مي‌دهد كه چاپگر انتخاب شده است.

(پين 10) ACKNLG : جواب دادن به دريافت اطلاعات ارسال شده از سوي كامپيوتر مي‌باشد و اعلان مي‌كند كه آمادۀ دريافت اطلاعات جديد است.

سيگنالهاي كنترل چاپگر

دو سيگنال TROBE (پين 1) و CLNLG به عنوان مهمترين سيگنالهاي كنترلي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. پين NIT (پين 31) به عنوان يك سيگنال ورودي بوده كه در حالت نرمال high مي‌باشد. وقتي فعال مي‌شود (low مي‌شود) باعث باز نشاندن چاپگر شده و يك برنامۀ خاص اجرا خواهد شد. شكل 2-11 كليۀ سيگنالهاي پورت سنترونيكس يرا نشان مي‌دهد. براي ارسال اطلاعات از كامپيوتر به چاپگر مراحل زير انجام مي‌گيرد:

1)     سيگنال Busy كه از چاپگر به سيستم مي‌آيد توسط PC چك مي‌شود تا نشان داده شود كه چاپگر آمادۀ دريافت اطلاعات است (مشغول نيست)

2)     كامپيوتر 8 بيت اطلاعات را بر روي باس اطلاعات كه ما بين چاپگر و سيستم برقرار است قرار مي‌دهد.

3)     كامپيوتر سيگنال TROB را فعال مي‌كند(به حالت low). اطلاعات بايد حداقل 5/0 ميكرو ثانيه روي باس اطلاعات باشد.

4)     خط TROB بايد به آرامي در مدت 5/0 ميكرو ثانيه به حالت low برگردد.

5)     فعال شدن سيگنال TROB باعث فعال شدن سيگنال Busy از سوي چاپگر خواهد شد و به كامپيوتر مي‌گويد كه بايد تا پايان يافتن اين مرحله منتظر شود.

6)     زماني كه چاپگر آمادۀ دريافت اطلاعات جديد باشد سيگنال CLNLG را به حالت فعال ، براي كامپيوتر ارسال خواهد كرد. اين سيگنال براي 5 ميكروثانيه به حالت low خواهد رفت.

2-11 اينترفيس چاپگر PC

در سيستمهاي PC و سازگار با آن ، برنامۀ POST (تست خودش در زمان روشن شدن) به عنوان قسمتي از باياس ، براي وجود و اتصال چاپگر به پورت موازي عمليات تست را انجام مي‌دهد.

 آدرس پورت‌هاي موازي (حداكثر 4 پورت قابل تعريف مي‌باشد) در چهار آدرس به صورت جدول زير در محدودۀ فضاي اطلاعات باياس قرار دارند. در اين محدوده فضاي آدرس چك مي‌شود تا مشخص شود كه كدام پورت وجود دارد.

مدار اينترفيس چاپگر از سه پورت I/O اصلي جهت شروع پورت‌هاي I/O به صورت: يك پورت I/O جهت خطوط اطلاعات LPT ها، يك پورت I/O جهت خطوط كنترل ، استفاده مي‌كند.به عنوان مثال اگر آدرس شروع براي پورت LPT1 عدد 378H باشد آنگاه پورت 378H براي اطلاعات، 379H براي خطوط حالت و 37AH براي خطوط كنترل استفاده خواهد شد كه شكل 3-11 سه آدرس فوق را براي LPT1 تا LPT3 نشان مي‌دهد.

مثال : با استفاده از نرم‌افزار ديباگ مشخص كنيد كه كدام پورت چاپگر در دسترس مي‌باشد:

حل:

C:\>DEBUG.

D 40:08L8

0040:0008 7803000000000000

اين نشان مي‌دهد كه آدرس پورت LPT1 كه همان 0378H مي‌باشد در دسترس است و پورت ديگري تعريف نشده است.

مثال: در شكل 3-11 آدرس پورت LPTI و 3BCH ذكر كرده‌ايم و درمثال قبل اين آدرس را 378H آورديم، كدام مطلب درست است؟

حل: هر دو مطلب صحيح است. زيرا كارخانه اول از آدرس اصلي 3BCH استفاده كرده است و كارخانه دوم از 378H كه هردو دراست است، براي درستي عمل فوق مي‌توان با فرمان ديباگ آدرسهاي 0040.0008و 0040:0009 را خوانده وباهمديگر مقايسه كنيم.

شكل 4 به طوركامل آدرس يك پورت به همراه سيگنالهاي ورودي ياخروجي به هركدام را نشان ميدهد.

نكته:

سيگنال D5 در پورت كنترل جهت مد توسعه يافته استفاده مي‌شود. اين مد اجازه ميدهد كه خطوط DO تا D7 به صورت دو طرفه عمل نمايند ولي سيستمهاي PC قديمي از مد توسعه يافته پشتيباني نمي كنند(توضيحات بيشتر را در ادامه خواهيم آورد.)

4-11 باس اطلاعات دو طرفه در پورت‌هاي موازي

در كامپيوتر هاي اوليه و تاسالهاي 1987، پورت موازي كامپيوتر به صورت يك طرفه عمل مي كرد به طوري كه فقط قادر به ارسال اطلاعات از سيستم به چاپگر بوديد. براي امكان دريافت اطلاعات(مثلا كابلهاي لينك كه دو كامپيوتر را از طريق پورت موازي به همديگر متصل مي‌نمايد.) از طريق پورت موازي بايد از پورت‌هاي حالت و كنترل آن و همچنين از سيگنالهايي به غير از DO تا D7 استفاده كنيد.

اما در سيستمهاي بعد از 1981، امكان دو طرفه بودن پورت موازي فراهم شد كه دراين قسمت آنها را بررسي خواهيم كرد.

SPP

Spp استاندارد معمولي يا پورت موازي استاندارد (standard parallel port) در اولين سري كامپيوترهاي PC تعريف و وجود داشت. اين حالت جهت سازگاري هم‌اكنون نيز درتمام كامپيوترهاي جديد تعريف و استفاده مي شود. دراين استاندارد باس اطلاعات به صورت موازي به طوريك طرفه عمل مي‌نمايد و فقط اطلاعات را از كامپيوتر به چاپگر ارال مي كند. در اين حالت، طراحان هيچ‌گونه تلاشي جهت خواندن اطلاعات از طريق پورت موازي را نخواهند داشت  زيرا باعث سوختن پورت خواهد شد. بدين خاطر شمانيز هيچ‌وقت به فكر استفاده از پورت چاپگر درحالتspp جهت خواندن اطلاعات نيافتيد.  گرچه جهت خسارت كمتر ويا احتمالا عدم ايجاد خسارت، خطوط پورت موازي با مقاومت پول‌آپ شده‌ اند.

2/PS

اولين تغيير در پورت موازي چاپگرها در سال 1987 با آمدن كامپيوترهاي PS/2  به وجود آمد.با آمدن اين پورت موازي، سرعت انتقال به مقدار چشمگيري افزايش پيدا كرد. همچنين مدار داخلي باس اطلاعات به نحوي تغيير كرد كه خطوط انتقال بتوانند به طور يكطرفه كار كنند. در زمان روشن‌روشن كامپيوتر، با باس به طور اتومات اين پورت را درحالتspp تعريف و ست مي كند. همزمان بيت كانتر5(cs)به كاربر اجازه تغيير جهت پورت را مي دهد . در زمان بوت، C5=0 مي باشد، و اين به معني خروجي بودن اطلاعات خواهد بود. با قراردادن C5=1، حالت پورت به صورت ورودي تغيير خواهد كرد.

مثال: فرض كنيد كه آدرس پايه پورت LPT2، دركامپيوترهاي PS/2 و سازگار با آن آدرس 278H باشد. نحوه تغيير بيت C5 جهت تعريف پورت در حالت وروردي را نشان دهيد.

حل: باتوجه به آدرس پايه H 278 براي اطلاعات، پورت حالت H279 و پورت كنترل AH27 خواهد بود.

MOV DX,27AH: DXآدرس پورت كنترل

IN AL, DX;گرفتن اطلاعات جاري

قراردادن C5=1 بدون تغيير چيزي ديگريOR AL, 00100000;

OUT DX; AL;پورت اطلاعات در حالت ورودي قراردارد.

EPP

مد EPP يا پورت توسعه يافته (enhane parallel port) شبيه پورت PS/2درقسمت قبل است با اين تفاوت كه سرعت آن بيشتر است. اگر از قسمتهاي قبل به ياد داشته باشيد، خطوط از‌دست دادن همچون strobe توسط نرم‌افزار ايجادميشود كه دراين نوع پورت‌ها، اين خطوط به صورت سخت‌افزاري در طراحي پورت درنظر گرفته است. در اين مد يك رجيستراضافي با آدرس پايه بعلاوه 2 تعريف شده است. د رواقع درمدEPP، فضاي آدرس I/O  از آدرس پايه تا پايه بعلاوه 7 وجود دارد. به عنوان مثال، اگر آدرس پايه 278H باشد آنگاه 279Hو 27AH نيز مشابه 278H خواهند بود. همچنين آدرسهاي I/O  به مقدار 27BH تا 27FH روزر هستند.

EPC

مد EPC يا پورت با قابليت توسعه يافته (extended capability port) شبيه EPP ولي با سرعت بالاتر مي باشد. در واقع ECP يك مد EPP به علاوه يك DMA سريع جهت انتقال اطلاعات مي‌باشد. وجوئ DMA و فشرده‌سازي اطلاعات در اين مد، آن را به عنوان يك پورت سريع و ايده‌آل جهت كاربردهايي همچون چاپگرهاي ليزري و اسكنرهاي سريع درآورده است. د رواقع اين عامل(داشتن سرعت بالا) با عث توسعه اين مد توسط شركتهاي مايكروسافت، هيولت پاكارد، و ... شد.

در سيسمتهاي جديد، قابليت نوع پورت موازي(ECP, EPP, PS/2, SPP) در ست‌آپ كامپيوتر وجود دارد.

درگاه موازي چاپگر

واسط موازي كامپيوترهاي شخصي يعني LPTI يا LPT2 در مجموع 17 خط ديجيتال را در اختيار ما قرار مي‌دهد كه اين خطوط موجب شده‌اند واسط موازي براي تبادل سريع‌ اطلاعات با ساير مدارهاي واسط مناسب باشد. در اين كتاب، با استفاده از اين 17 خط، تعداد محدودي آزمايش كه ساده نيز هستند، شرح داده شده است. در هر حال همواره بايد هنگام استفاده از واسط موازي احتياطهاي لازم را انجام داد. واسط موازي در مقايسه با واسط سريال د ربرابر اشتباهات غيرعمدي آسيب‌پذيرتر است و نسبتا ساده‌تر خراب مي شود. زيرا هيچ‌يك از اين 17 خط در برابر اضافه‌بار محافظت شده نيستند. در كار با واسط موازي، دستورات زير بايد موردتوجه قرار گيرند:

·         بايد تجهيزات مربوط به درگاه موازي را بايد وقتي كه كامپيوتر خاموش است وصل كرد .

·         ولتاژهاي ورودي بايد بين صفر و 5 ولت باشند.

·         خروجيها نبايد اتصال كوتاه و يا به خروجيهاي ديگر وصل شوند.

·         خروجيها هرگز نبايد به ولتاژ تغذيه تجهيزات ديگر وصل شوند.

1-9: خطوط i/o

جدول صفحه بعد تمامي اتصالات را نشان مي دهد . شكل 1-9 نحوه اختصاص‌داده‌شدن پايه‌ها را در يك سوكت 25 راه موجود در كامپيوترهاي شخصي نشان مي دهد. همچنين در صورت به كارگيري كابل چاپگر، مي توان از سوكت 36راه سنترونيكس نيز استفاده كرد. متاسفانه اتصالات كابل‌هاي چاپگر خريداري شده هميشه كاملا مطابق با شكل نشان داده نيست لذا توصيه مي شود كه قبل از به كارگيري كابل، ابتدا آن را به دقت بررسي كنيد.

اغلب مواقع به غير از LPT1 واسط چاپگر ديگري كه بانام LPT2 شناخته مي‌شود، به سيستم اضافه شود. در برنامه زير از LPT1 استفاده شده است. يك چنين برنامه‌هايي را مي توان با تغيير آدرس مبنا، باري خط موازي ديگر به كار گرفت.

با به كارگيري ثابت data، يك درگاه خروجي كامل هشت بيتي دردسترس قرار مي گيرد كه در حالت عادي با ارسال اطلاعات به چاپگر مورداستفاده واقع مي‌شود. خروجي با TTL سازگار است لذا سطح ولتاژ حالت بين 5/3 تا 5 ولت مي‌باشد و مي تواند تقريبا جرياني معادل 10 ميلي آمپر را تغذيه كند.

اين درگاه براي خروجي هشت بيتي سريع مناسب است ولي قبل از دسترسي، بايد درگاه را باز كرد تا بين ترتيب ويندوز اجازه خروجي فيزيكي را بدهد. تابع OPENCOM رامي‌توان براي بازكردن واسط موازي كار گرفت.

VB:     OPENCOM     (‘LPT1:’)

          OUTPORT BA,N

دلفي:           OPENCOM (‘LPT1:’);

          OUTPORT(BA,N);

 از بين تعداد زيادي از خطوط كمكي چاپگر، تنها وضعيت پنج ورودي توسط ثبات status نشان داده شود، اين وروديها عبارتند از: ACK , PE, Select, Error و Busy كه وضعيت خط Busy به صورت معكوس رانده مي شود. اغلب اين وروديها با TTL سازگاري دارندلذا بازبودن وروديها به منزله بالاكردن آنها است. همين دليل مي‌توان كليدها را به سادگي به زمين وصل كرد. وضعيت هر پنج كليد را مي توان از آدرس (BA+2) خواند، البته قبل از اين كار بايد واسط راتوسط Open Com باز كرد.

VB:     A=INPORT (‘BA+1):REM status port read

دلفي:           A:=INPORT(BA+1);[status port read]

آدرس درگاه(BA+2) اجازه دسترسي به ثبات control  و متعاقب آن به چهار خط كمكي Init, Auo Fec , strobe و SLST INمي ‌دهد. در حالت عادي كامپيوتر از طريق اين خطوط، اطلاعات مربوط به كنترل به چاپگر ارسال مي كند. درهر صورت وضعيت اين چهار خط را نيز مي توان خواند. اطلاعات به خروجي كنتور- بازداده مي شود. مقاومتهاي بالابر(پول- آپ)به 5+ ولت، تقريبا 3/3 كيلواهم هستند. اگر وضعيت يك خروجي بالا باشد، خط خروجي در حالت امپدانس بالاست و بنابراين مي توان آن را به زمين وصل كرد. وضعيت نسبي اين خطوط را مي توان از طريق ورودي TTL خواند، در نتيجه اين چهار خط را براي ردو بدل اطلاعات در هردو جهت مي توان به كار برد. بايد هميشه به خاطر داشته باشيد كه سه خط از اين چهار خط (Auto Feed , Strobe و SLCT IN) معكوس شده‌اند و فقط خط Init به اين صورت نيست. با استفاده از تابع XOR در برنامه‌ها مطابق مثالهاي زير مي‌توان به سادگي بيت مورد نظر را معكوس كرد:

VB: (خروجي)          OUTPORT BA+2 , A XOR 11

VB(ورودي) :            B=(INPORT (BA+2) XOR 11) AND 15

(خروجي) دلفي :     OutPort (BA+2 , A XOR 11);

(ورودي) دلفي:       B:=(Inport (BA+2) XOR 11) AND 15;

2-9: واسط دو طرفه چاپگر

تا كنون خاصيتهاي توضيح داده شده در مورد واسط سنترونيكس استاندارد مصداق داشت. دركامپيوتر‌هاي مدرن ، يك واسط چاپگر توسعه يافته نيز وكود دارد كه واسط ECP يا EPP است ، اين واسط اجازه مي‌دهد تا اطلاعات به صورت دو طرفه از طريق درگاه هشت بيتي چاپگر ارسال شوند. اين واسط‌ها به منظور انطباق با واسط‌هاي چاپگر قديمي ، هميشه در حالت سازگار يا ISA به كار برده مي‌شوند كه در آن تمامي توابع دسترسي همانهايي هستند كه در بالا ذكر شده است.

به همراه استفاده از حالتهاي EPPو  EPC، روشهاي ارسال توسعه يافته‌اي نيز وجود دارد كه در آنها داده‌ها و آدرس‌ها به طور مجزا ارسال مي شوند و همچنين با اين روش مي‌توان كل بلوك‌هاي داده‌ها را ارسال كرد. متاسفانه پياده سازي اين پيشرفتها عملا كارساده‌اي نيست و نيازمند مدارهاي بيروني خاصي است. پيچيدگي كار حتي بيش از چيزي است كه گفته شد، زيرا تراشه‌هاي مختلف كه در كامپيوترهاي متفاوت استفاده شده‌اند، هر يك به روش خاص خود بايد راه‌اندازي شوند. به عنوان مثال راه‌اندازهاي مناسب قادر به كنترل ارتباط اطلاعات با درايوهاي Zip و اسكنرها هستند. ا‌ز آنجايي كه اين حالتها بسيار پيچيده مي‌باشند، از آنها در اين كتاب استفاده نشده است.

درگاه موازي مدرن يك يك مزيت دارد كه كاربران مبتدي با استفاده از نرم افزار مناسب مي توانند از اين قابليت استفاده كنند. اگر واسط چاپگر حالت سازگار با ps/2  را پشتيباني كند، آنگاه در بسياري موارد خواندن هشت بيتي از طريق درگاه چاپگر امكان‌پذير مي شود، بدين منظور يك يا دو بيت كنترلي به استاندارد قبلي اضافه شده است. با استفاده از بيت پنجم (DIR=1) جهت هشت بيت درگاه داده‌ها را مي‌توان به صورت خروجي يا ورودي تنظيم كرد. اگر واسط EPP يا EPC نصب شده باشد، درگاه چاپگر با PS/2 سازگار است و خواندن داده‌هاي موازي را پشتيباني مي كند .

با استفاده از برنامه كوچك زير كه با ويژوال بيسيك 5نوشته شده است مي‌توان تعيين كرد كه آيا واسط، خواندن اطلاعات موازي را حمايت مي كند يا خير. جهت ارسال داده‌ها را مي توان به دو دكمه موجود تغيير داد. واسطي كه فقط با ISA سازگار است هميشه آخرين بايت فرستاده شده رامي‌خواند. در صورتي كه واسط،دادن موازي را پشتيابي كند آنگاه اگر جهت داده ها را به ورودي تغيير دهيد، تمام خطوط داده به حالت بالا و امپدانس آنها بالا مي‌رود. درگاهي كه وروديهاي آن باز باشد، مقدار 255 را نمايش خواهد داد.

پس از تغيير جهت ارسال داده‌ها به منظور خواندن، خطوط 2 تا 9 درگاه چاپگر را به حالت 1 منطقي يعني ؟ ولت تغيير وضعيت مي دهند. در اين حالت آنها امپدانس نسبتا بالايي دارند و مي‌توان با جريان كم تقريبا ؟  ميلي‌آمپر مقاومت آنها را پايين آورد(pull-down) يك خواندن ساده از آدرس مبنا، وضعيت واقعي درگاه را مشخص مي كند. در اين حالت مي‌توان از واسط به عنوان ورودي موازي استفاده كرد. توصيه مي‌شود كه اگر درگاه چاپگر به عنوان ورودي سيستم به كار برده مي‌شود، حتما از مقاومتهاي محافظ استفاده شود. اين كار براي محدودكردن جريان اتصال كوتاهي‌ مي‌باشد كه ممكن است به طور اشتباه در اثر تغيير حالت درگاه به خروجي به وجودآيد.

اگر واسط در جهت خروجي به كاربرده شود، تمام خطوط در حالت امپدانس پايين قرار مي‌گيرند و قادر به تامين جرياني تا حد 30 ميلي‌آمپر خواهند بود. اتصال مسقيم كليدها و ياخروجي مدارات منطقي كاري پرخطر مي باشدزيرا حالت فوق حالتي است كه به طور معمول پس از روشن‌شدن كامپيوتر به وجود مي‌آيد. براي اطمينان از انتقال سريعتر اطلاعات، درگاههاي مدرن چاپگر از راه‌اندازهاي خروجي صنعتي قوي كه بسيار پرقدرت‌تر ا زواسط قديمي سنترونيكس هستند، استفاده مي كنند. بنابراين خطوط داده مي‌توانند به عنوان منبع تغذيه براي مدارات كم‌قدرت، به كار برده شوند.