Параллельный интерфейс: lpt-порт. Учимся работать с LPT портом

Одним из самых старых портов компьютера является LPT-порт или параллельный порт. И хотя LPT-порт сейчас можно увидеть далеко не на всякой материнской плате, тем не менее, читателям, возможно, интересно было бы узнать, что он из себя представляет.

Прежде всего, разберемся с названием порта. Возможно, далеко не все знают, что обозначает аббревиатура LPT. На самом деле, LPT – это сокращение от словосочетания Line Print Terminal (построчный принтерный терминал). Таким образом, становится понятным, что LPT-порт предназначался, прежде всего, для подключения принтеров. Именно поэтому порт LPT имеет и еще одно название – порт принтера. Хотя теоретически могут подключаться к LPT и другие устройства.

LPT-порт имеет давнюю историю. Он был разработан фирмой Centronics (поэтому данный порт часто называют также портом Centronics), производившей матричные принтеры еще до начала эпохи персоналок, в начале 1970-х. А в начале 1980-х LPT-порт стал использоваться фирмой IBM в своих компьютерах и на какое-то время стал стандартным портом для подключения высокоскоростных (на то время) устройств.

Внешний вид параллельного порта на задней панели компьютера

Интерфейс LPT существовал в нескольких редакциях. В оригинальной версии LPT-порт был однонаправленным, то есть мог передавать данные лишь в одном направлении – к периферийному устройству. Разумеется, такая ситуация не устраивала пользователей, поскольку существовали принтеры, которые требовали передачи данных в обоих направлениях. Поэтому впоследствии интерфейс LPT несколько раз был усовершенствован, пока не был разработан его международный стандарт IEEE 1284. В соответствии с этим стандартом интерфейс параллельного порта поддерживал несколько режимов работы и был также совместим со старыми стандартами. Кроме того, интерфейс в своей конечной редакции поддерживал относительно высокие скорости передачи данных – до 5 Мб/с.

Принцип работы параллельного порта

Порт LPT называется параллельным потому, что в подключаемом к нему кабеле данные передаются параллельно, то есть, одновременно по нескольким проводникам. Этим свойством параллельный порт отличается от другого порта компьютера –последовательного порта COM.

Проводников, передающих сами данные, в кабеле Centronics насчитывается 8. Кроме того, в кабеле присутствует несколько линий, по которым передаются управляющие сигналы.

Хотя параллельный порт большей частью используется для подключения принтеров, тем не менее, существовали и другие его применения. Во-первых, при помощи порта LPT можно напрямую соединить два компьютера – посредством специального кабеля Interlink. До широкого распространения сетевых карт Ethernet подобное соединение, хоть и не обеспечивавшее пользователю большую скорость передачи данных, зачастую было, тем не менее, единственным способом связать два компьютера. Существуют также электронные ключи, предназначенные для подключения к порту LPT.

Кабель для передачи данных между компьютерами - Interlink

Как и в случае многих других устройств на материнской плате, режимы работы параллельного порта часто можно настроить через BIOS Setup. Как правило, для этого используются такие опции BIOS, как Parallel Port, Parallel Port IRQ, Parallel Port DMA и т.п.

Разъем параллельного порта на материнской плате и кабель Centronics

Разъем порта LPT обычно располагается непосредственно материнской плате, хотя до середины 1990-x гг. он обычно присутствовал на вставляемой в слот расширения так называемой мультикарте, на которой были также расположены другие порты компьютера. Выход порта представляет собой 25-контактный разъем типа «розетка», который называется разъемом DB25.

ISA мультикарта с LPT(DB25 - «мама») и игровым портом на борту.

Для подключения к принтеру используется специальный кабель ­­– кабель Centronics. Один конец (вилка) кабеля Centronics подключается к порту, другой (также вилка) – к специальному разъему принтера. Последний разъем имеет 36 контактов. Следовательно, особенностью кабеля Centronics является то, что он имеет разные разъемы с обеих сторон.

Внешний вид кабеля Centronics.

Хотя часто разъем кабеля для материнской платы называется разъемом Centronics, тем не менее, строго говоря, разъемом Centronics называется лишь 36-контактный разъем для подключения к принтеру, а не к материнской плате. Разъем кабеля для подключения к порту называется разъемом Amphenolstacker, от названия разработавшей его американской фирмы Amphenol, производящей разъемы.

Особенности работы параллельного порта

Благодаря тому, что LPT-порт поддерживает параллельную передачу данных, в первых ПК этот порт считался одним из самых скоростных портов компьютера. Передача данных по нескольким линиям во многом сближает интерфейс LPT по архитектуре с компьютерными шинами. Тем не менее, это обстоятельство накладывает и ограничение на длину кабеля, которая из-за возникающих в кабеле помех не может превышать 5 м.

Максимальное напряжение, использующееся в сигнальных линиях порта, составляет +5 В. Для простой передачи данных требуется всего лишь десять сигнальных линий – это 8 линий собственно данных, линия строб-сигнала, то есть, сигнала о готовности порта к передаче данных, и линия занятости. Остальные линии используются для совместимости со стандартом Centronics.

LPT-порт типа «мама» с нумерацией контактов.

Назначение выводов разъема параллельного порта DB25:

• 1 – Data strobe (Строб-сигнал)
• 2-9 – Данные, биты 0-7
• 10 – Acknowledge (Подтверждение от принтера)
• 11 – Busy (Занят)
• 12 – Paper Out (Кончилась бумага)
• 13 – Select (Принтер активен)
• 14 – Auto Feed (Автоматическая подача)
• 15 – Error (Ошибка)
• 16 – Init (Инициализация принтера)
• 17 – Select Input (Выбор устройства)
• 18-25 – Земля

Заключение

LPT-порт представляет собой интерфейс персонального компьютера, который в настоящее время считается устаревшим и не имеет значительной поддержки со стороны производителей компьютерного оборудования и программного обеспечения. Однако параллельный порт до сих успешно используется во многих устаревших моделях компьютеров и принтеров.

Компьютер обрабатывает сигналы параллельными потоками, поэтому ему легче «общаться» с параллельными, а не с последовательными внешними портами. В 1984 г. в составе IBM PC впервые появился параллельный порт. Задуман он был как средство подключения матричных принтеров, отсюда и название LPT - Line PrinTer или Line Printer Terminal. В дальнейшем для принтеров стали использовать быстродействующий интерфейс USB, а LPT-порт начал постепенно вытесняться из компьютерных спецификаций. Остряки сравнивают LPT с чемоданом без ручки - и выбросить жалко, и тащить невозможно. Тем не менее, «ветеран» ещё на многое способен, если, конечно, он присутствует в конкретном компьютере.

Разъём LPT-порта имеет 25 контактов. Нормой «де-факто» считается розетка DB-25F в компьютере и вилка DB-25M в ответном кабеле (Табл. 4.2). Нумерация контактов вилок и розеток зеркальная (Рис. 4.7, а, б).

Таблица 4.2. Раскладка сигналов в 25-контактном разъёме LPT-порта

Рис. 4.7. Внешний вид спереди 25-контактных разъёмов LPT-порта: а) розетка DB-25F в компьютере; б) вилка DB-25M в соединительном кабеле.

Первоначально линии LPT-порта были однонаправленными SPP (Standard Parallel Port). Часть из них работала только на вход, часть - только на выход, что по набору сигналов и протоколу обмена соответствовало принтерному интерфейсу «Centronics». В 1994 г. был утверждён новый стандарт параллельного интерфейса IEEE 1284, предусматривающий двунаправленные линии и три режима работы: SPP, EPP (Enhanced Parallel Port), ECP (Extended Capabilities Port).

Уровни электрических сигналов LPT-порта совпадают с обычными «пятивольтовыми» логическими микросхемами. Раньше в компьютерах применялись буферные TTJl-микросхемы серии 74LSxx, позднее - КМОП-микросхемы и БИС, примерно эквивалентные серии 74ACxx. В последнем случае можно ориентировочно считать, что НИЗКИЙ уровень равен 0.1..0.2 В, а ВЫСОКИЙ - 4.5…4.9 В.

Стандартом регламентируется нагрузка 14 мА по каждому выходу при сохранении напряжения не менее +2.4 В ВЫСОКОГО и не более +0.4 В НИЗКОГО уровня. Однако в разных материнских платах выходные буферы LPT-порта могут иметь разную нагрузочную способность, в том числе и ниже стандарта («слабый» порт).

Требования к соединительным кабелям, подключаемым к LPT-порту:

Сигнальные провода должны быть свиты в пары с общим проводом GND;

Каждая пара должна иметь импеданс 56…68 Ом в диапазоне частот 4… 16 M Гц;

Если применяется плоский ленточный кабель, то сигнальные провода должны физически чередоваться с общим проводом GND (локальные экраны);

Уровень перекрёстных помех между сигналами не более 10%;

Кабель должен иметь экран, покрывающий не менее 85% внешней поверхности. На концах кабеля экран должен быть окольцован и соединён с «земляным» контактом разъёма;

В разъёме кабеля можно запаять на контакты 1…17 последовательные резисторы C2-23 (OMJIT-O.125) сопротивлением 100…300 Ом (Рис. 4.8). Это позволит защитить компьютер от случайных коротких замыканий в нагрузке и уменьшить высокочастотный «звон» на фронтах сигналов.

Рис. 4.8. Электрическая схема LPT-кабеля с «антизвонными» резисторами.

Схемы соединения MK с LPT-портом можно разделить на три группы:

Приём сигналов от компьютера (Рис. 4.9, а…з);

Передача сигналов в компьютер (Рис. 4.10, а…д);

Приём/передача сигналов одновременно (Рис. 4.11, a…e).

В схемах приняты некоторые упрощения. В качестве входного сигнала указывается в основном «DO», а в качестве выходного - «АСК», хотя могут быть и другие, перечисленные в Табл. 4.2. На каждом конкретном компьютере работоспособность самодельных схем необходимо проверять экспериментально, что связано с наличием «сильных» и «слабых» LPT-портов по нагрузочной способности.

Рис. 4.9. Схемы ввода сигналов из LPT-порта в MK (начало):

а) резистор R1 ограничивает входной ток. Элементы R2, C1 могут отсутствовать, но они уменьшают «звон» на фронтах сигналов при длинном кабеле;

б) буферный транзистор VT1 инвертирует сигнал. Диод VD1 не обязателен, но он защищает транзистор от ошибочной подачи большого отрицательного напряжения. Если не ставить резистор R2, то схема останется работоспособной, однако при отстыковке кабеля от LPT-порта возможны ложные срабатывания транзистора VT1 от внешних помех и наводок;

в) диод VD1 отсекает помехи и повышает порог срабатывания транзистора VT1. Резистор R1 надёжно закрываеттранзистор VT1 при НИЗКОМ уровне с LPT-порта;

г) буферный логический элемент DD1 имеет выход с открытым коллектором. Фронты сигналов формируются элементами R1, C1. Можно вместо инвертора DD1 поставить повторитель К155ЛП9, сделав соответствующие изменения в программе MK и компьютера;

д) триггер Шмитта DD1 (замена - К555ТЛ2) повышает помехоустойчивость. Чем меньше сопротивление резисторов R1, R2, тем больше крутизна фронтов сигнала. При отключённом кабеле от LPT-порта резистор R1 не даёт входу микросхемы DD1 «висеть в воздухе»;

е) последовательное включение двух логических элементов DD11, /)/)/.2увеличивает (восстанавливает) крутизну фронтов сигнала. Резистор R1 устраняет выбросы, «звон»;

Рис. 4.9. Схемы ввода сигналов из LPT-порта в MK (окончание):

ж) данные, поступающие от LPT-порта, предварительно помещаются в промежуточный регистр DD1. Запись производится при ВЫСОКОМ уровне на входе «С» микросхемы DD1, хранение - при НИЗКОМ. Такое решение устраняет помехи, поскольку в LPT-порт в зависимости от установленных в компьютере драйверов периодически могут выводиться случайные данные. Их устраняют программно, например, путём многократного считывания входного сигнала с линий MK;

з) буферизация LPT-порта мощными транзисторными ключами, находящимися в микросхеме DA1 фирмы Texas Instruments. Резисторы R1…R8 могут иметь в 10… 15 раз более низкие сопротивления, что позволяет подключить параллельно выходам микросхемы А4/другие узлы устройства.

Рис. 4.10. Схемы вывода сигналов из MK в LPT-порт (начало):

а) непосредственное подключение выхода MK без буферных элементов. Резисторы R1, R2 уменьшают отражение сигналов в линии. Кроме того, резистор R2 защищает выход MK от случайного короткого замыкания с цепью GND в проводах соединительного кабеля;

б) триггер Шмитта DD1 служит защитным буфером для MK при аварийной ситуации на выходе (короткое замыкание или подача большого напряжения);

в) микросхема DD1 имеет выход с открытым коллектором, что защищает её от короткого замыкания в проводах и разъёмах соединительного кабеля;

г) подача двух противофазных сигналов в компьютер. Цель - программная необходимость или организация дублирующего (контрольного) канала передачи данных;

д) опторазвязка на элементах HL1, BL1, которые применяются в компьютерных механических «мышах». Транзистор КГ/усиливает и инвертирует сигнал. Для нормальной работы устройства компьютер должен выставить ВЫСОКИЙ уровень на линии «D8».

Рис. 4.11. Комбинированные схемы ввода/вывода сигналов между MK и LPT-портом (начало):

а) если компьютер выставляет на линии «DO» ВЫСОКИЙ уровень, то MK в режиме выхода может генерировать сигнал «АСК» через резистор R1. Если MK переводится в режим входа, то компьютер может передавать ему данные по линии «DO» через диод VD1 при этом внутренний « pull-up» резистор MK формирует ВЫСОКИЙ уровень;

б) сигнал от LPT-порта вводится в MK через инвертор на транзисторе VT1 при этом компьютер должен выставить ВЫСОКИЙ уровень на линии «D2». Информация в MK вводится с линии «DO» через резистор R1 Высокое сопротивление резистора R1 физически развязывает входной и выходной каналы;

Рис. 4.11. Комбинированные схемы ввода/вывода сигналов между MK и LPT-портом (окончание):

б) сигнал от LPT-порта вводится в MK через инвертор на транзисторе VT1, при этом компьютер должен выставить НИЗКИЙ уровень на линии «DO». Информация в МК вводится через элементы R1, R3, VT2;

г) сигнал от LPT-порта вводится в MK через повторитель на транзисторе VT1, при этом компьютер должен выставить ВЫСОКИЙ уровень на линии «DO». Информация в MK вводится через повторитель на микросхеме DD1\

ж) сигналы «D0»…«D3» вводятся в MK при НИЗКОМ уровне на линии «INIT», при этом компьютер должен настроить линии «D4»…«D7» как входы. В настройках BIOS компьютера надо установить двунаправленный режим EPP или ЕСР для LPT-порта. Информация в компьютер из МК передаётся по линиям «D4»…«D7» при ВЫСОКОМ уровне на линии «INIT». Резистор R1 переводит выходы микросхемы DD1 в Z-состояние при отключённом кабеле от LPT-порта;

e) сигнал от MK в LPT-порт вводится через повторитель DD1.2, при этом компьютер должен выставить ВЫСОКИЙ уровень на линии «D2» и НИЗКИЙ уровень на линии «D5». Информация в MK вводится через повторитель DD1.1 при НИЗКОМ уровне налинии «D2». Стробирование сигналов по входам «Е1», «Е2» микросхемы DD1 повышает достоверность передачи данных.

Интерфейс LPT

Интерфейс LPT также часто называют параллельным (имеется ввиду параллельный порт). Из его названия следует, что обмн данными происходит в этом интерфейсе параллельно Это означает, что биты передаются не один за другим, как это делается в последовательных интерфейсах, а несколько бит передаются одновременно (паралельно), или, точнее, рядом, друг возле друга. То число бит, которое может быть передано за один такт, определяет разрядность интерфейса. Интерфейс LPT является 8-разрядным. Существует также множество других паралельных интерфейсов (например, SCSI, PCI и др.), поэтому название "параллельный" здесь не совсем корректно и оно вовсе не означает, что LPT "параллельнее" остальных - просто исторически сложилось такое название, и нет особых причин его менять.

Сегодня параллельный порт есть в каждом компьютере. Первоначально он предназначался исключительно для подключения принтера (LPT означает Line PrinTer), но впоследствии стали появляться и другие устройства: сканеры, мобильные дисководы, цифровые фотоаппараты, так что сейчас работа параллельного интерфейса не ограничивается только принтером, хотя в большинстве случаев это именно так и есть. LPT также часто называют Centronics в честь соответствующей фирмы, ставшей основным разработчиком параллельного порта. Соответственно и кабель для подключения принтера к РС тоже называется Centronics. Но это тоже не совсем правильно, так как разъем, непосредственно подключаемый к компьютеру, представленный в виде 25-контактной вилки (рисунок, верхняя часть), называют Amphenolstakcer, а собственно разъем Centronics находится на другом конце кабеля, идущего к устройству (нижняя часть рисунка), он тоже представлен в виде вилки, но имеет 36 контактов.

Передача данных по кабелю может вестись только в одном направении. Но некоторые устройства (современные принтеры, дисководы ZIP и т. д.) позволяют осуществлять и обратную связь. Для это го нужен другой кабель, называемый Bitronics. Внешне он (и его разъемы) ничем не отличается от кабеля Centronics, но там нужен еще и улучшенный параллельный порт (EPP/ECP), о котором речь пойдет дальше. Назначение контактов кабеля Centronics вы можете посмотреть в таблице.

BIOS компьютера подерживает до трех параллельных портов (которые на практике редко кому требуются). Микросхема одного порта уже встроена в чипсет на материнской плате, другие могут находиться на картах расширения. Раньше такие карты широко использовались, потому что чипсет не имел соответствующих контролеров, но сейчас они вымерли и давно не производятся. Но если есть желание, можно покопаться на рынке в компьютерном хламе и найти такую карточку (на ней также есть два последовательных порта и, как правило, игровой порт и IDE-контроллер) и поставить ее в свой компьютер (правда, здесь может возникнуть проблема, куда ее вставлять, потому что они делались для шины ISA, а теперь хорошую материнскую плату со слотами ISA тяжеловато найти). При загрузке система анализирует наличие параллельных портов по трем базовым адресам: 03BCh, 0378h и затем 0278h. Первому найденному порту присваевается имя LPT1, второму LPT2 и третьему LPT3. LPT1 еще иногда называют PRN (сокращение от printer), потому что к нему, как правило, подключается принтер.

Как вы, наверное, догадались, название "LPT" тоже не совсем правильно. LPT - это название стандартного параллельного порта, самого первого, который сейчас уже вряд ли можно найти даже на рынке. Есть еще паралельные порты, называемые соответственно EPP и ECP. Но обо всем по порядку.

Стандартный парвллельный порт (LPT)

Стандартный параллельный порт, которым обладали самые первые персональные компьютеры, им оснащенные, был предназначен только для односторонней передачи данных от PC к принтеру. Он обеспечивает пропускную способность от 120 до 200 Kb/s. Как уже было сказано, он устарел.

Порт EPP

Фирмы Intel, Xircon, Zenith и ряд других совместно разработали спецификацию улучшенного параллельного порта, назвав ее EPP (Enhanced Parralel Port ).

Порт EPP является дуплексным, то есть обеспечивает передачу восьми битов данных в двух направлениям. Он поддерживает режим, при котором порт, за счет использования DMA, может пересылать информацию из RAM на устройство и обратно минуя процессор, что снижает нагрузку на последний.

EPP принимает и передает данные в несколько раз быстрее, чем стандартный LPT. Этому также способствует буфер, сохраняющий данные до того, как устройство будет способно их принять. Он позволяет подключать устройства количеством до 64 в цепочку, подобно SCSI. Для этого некоторые устройства (например, ZIP-дисковолы) имеют два разъема - один на вход, другой на выход для следующего устройства.

Порт EPP полностью совместим со стандартным портом. Для использования его спецфических функций нужна только BIOS, их поддерживающая. Максимальная скорость передачи может достигать 2 Mbps.

Порт ECP

Дальнейшим развитием параллельного порта явился порт ECP (Extended Capability Port ). Скорость передачи данных по сравнению с EPP немного возрасла, в ECP, также как и в EPP, используется метод DMА. Он позволяет создавать цепочку из 128 устройств.

Одной из самых важных функций, рализованных в ECP, является сжатие данных. Это позволяет еще больше повысить реальную скорость передачи. Сжатие возмодно как программно, путем применения драйвера, так и аппаратно самой схемой порта. Для сжатия используется метод RLE (Run Length Encoding ), при которм последовательность из повторяющихся символов передается двумя байтами: первый определяет повторяющийся байт, а второй - число повторений. Данная функция, однако, не является обязательной. Она работает только в том случае, когда и устройство поддерживает ее. Если таковой поддержки нет, то порт обменивается данными с устройством без сжатия.

Режимы параллельного порта (AT, EPP, ECP) можно выставить в CMOS Setup. Если вс работает нормально, то в любом случае ставьте EPP/ECP. Если порт поддерживает эти режимы (а это любой современный параллельный порт), то эта опция, как правило, уже установлена как оптимальное значение.

Стандарт IEEE 1284

Стандарты портов ECP и EPP были включены в стандарт Американского института инженеров по электротехнике и электронике IEEE 1284 (не путать с IEEE 1394). Большинство современных лазерных принтеров используют этот стандарт.

Стандарт IEEE 1284 определяет четыре режима работы: полубайтовый, байтовый, EPP и ECP, то есть поддерживает все ранее существовавшие стандарты параллельного порта. Все эти режимы также поддерживают двунаправленную передачу. Дополнительно к этим уже рассмотрененным функциям стандарт IEEE 1284 позволяет принтеру послать сигнал при аварии. Всякий раз при возникновении ошибки параллельный порт посылает сигнал прерывания (IRQ). (15-й контакт обычного паралельного порта не использовался для прерывания процессора, и ошибка могла быть обнаружена только если программа (драйвер) предусматривала контроль этой линии.)

Как уже упоминалось, к параллельному порту могут подключаться не только принтеры, но и другие устройства. Существуют даже конвертеры (правда, вряд ли они кем-либо используются) LPT to IDE, которые позволяют подключить к параллельному порту жесткий диск. Однако это, по-моему, уже извращение. Возможностей параллельного порта еле-еле хватает для принтеров, да и то лазерные принтеры заметно тормозят, а печать сложных графических изображений на них (да и на струйных, впрочем, тоже, хотя и в гораздо меньшей степени) будет идти с очень капитальными замедлениями. Например, картинка размером с лист A4 и разрешением порядка 600 точек на дюйм может иметь размеры не в одну сотню мегабайт (правда, лазерный принтер тогда должен иметь не меньшее количество оперативной памяти), и можно представить, сколько будет продолжаься ее передача по параллельному порту со средней скоростью 0.8-1.2 Mb/s. А что уж там говорить о мобильных дисководах, сканерах? А в случае с жестким диском прокачка нескольких гигабайт через параллельный порт может вдохновить разве что лишь самого отчаянного последователя господина Мазоха, да и то, наверное, ему надоест ждать. Так то подключать к LPT что-нибудь кроме принтера или переносного дисковода типа ZIP, когда требуется перенести не слишком большое количество данных на другой компьютер, я бы, честно говоря, не посоветовал бы. Лазерные принтеры в связи тем, что они формируют перед печатью страницу целиком, тоже очень желательно подсоединить к чему-то другому, например, к USB (если принтер не имеет возможности работы через USB, то можно воспользоваться переходником USB to LPT). А для сканеров и дисков существуют SCSI и Mobile Rack. Естественно, все это стоит денег, но тогда же зачем, простите, если нет денег, из всякого отстоя город городить. Да к тому же сейчас все РС имеют USB-разъемы, а периферии с соответствующим интерфейсом по вполне приемлимой цене в магазинах тоже хватает. Конечно, я не хочу сказать, что USB намного быстрее, чем LPT (для тех же сканеров, если вы не хотите наслаждаться притормаживаниями, нужен SCSI а не USB), но все же пропускная способность шины USB немного (на 30-35%) выше, чем пропускная способность параллельного порта. Следует еще отметить, что параллельный интерфейс уже устарел как таковой, и производители периферии давно начали потихоньку сворачивать ее выпуск в LPT-варианте, переходя на USB. Поэтому, когда вы идете в магазин за принтером (или за сканером, но не хотите платить за сканер со SCSI-контроллером), то подумайте, а стоит ли покупать антиквариат с целью выгодно продать его лет этак через 200, может все-таки лучше обзавестись чем-нибудь посовременнее?

Д. ЗАХАРОВ, г. Прокопьевск Кемеровской обл.

Овладев управлением интерфейсными портами компьютера, радиолюбитель может подключать к ним различные сигнальные и исполнительные устройства и датчики, превращая компьютер в центр управления бытовой электроникой, системой охраны квартиры или в измерительный прибор. Наиболее привлекателен для начинающего параллельный порт LPT, исходно предназначенный для подключения к компьютеру принтера. Отсюда происходит и аббревиатура LPT - Line Printer Terminal (первые принтеры печатали информацию "line by line" - построчно). Позже область применения этого порта значительно расширилась, к нему стали подключать самые разные периферийные устройства. К сожалению, сегодня его (как, впрочем, и другие порты компьютера) постепенно вытесняет быстродействующая универсальная последовательная шина USB.

Разъем порта LPT на системном блоке компьютера - 25-контактная розетка DB-25F. На ее контакты можно подавать и снимать с них логические сигналы уровней, характерных для микросхем структуры ТТЛ. Логически низким считается напряжение 0...0,8 В, высоким - 2,4...5 В. Соединять выходные контакты разъема с общим проводом или с источником напряжения, не превышающего +5 В, рекомендуется только через резисторы сопротивлением не менее 300 Ом. Не допускается подавать как на входы, так и на выходы порта отрицательное напряжение или положительное более 5 В. Подключать к порту и отключать что-либо от него можно только при полностью отключенном от сети 220 В компьютере (сетевая вилка вынута из розетки). Если подключаемое устройство имеет сетевое питание, оно тоже должно быть физически отсоединено от сети.

Несоблюдение этих требований может иметь тяжелые последствия. Если расположенная внутри компьютера микросхема контроллера параллельного порта выйдет из строя, потребуется ремонт или замена материнской платы.

При включении компьютера его параллельный порт работает в режиме Centronics - простейшем и традиционном для этого порта с момента его появления в компьютерах. Иногда этот режим называют Simple Parallel Port (SPP). Более сложные режимы ЕРР и ЕСР используются, как правило, для скоростного обмена информацией с лазерными принтерами и сканерами. Мы их рассматривать не будем, потому что программирование работы с портом в таких режимах доступно лишь опытным программистам.

С точки зрения программы порт LPT в режиме Centronics представляет собой три восьмиразрядных регистра в пространстве ввода-вывода микропроцессора: регистр данных DR по адресу &Н378, регистр состояния принтера SR по адресу &Н379 и регистр управления принтером CR по адресу &Н37А. Указанные адреса относятся к порту LPT1, обычно единственному в компьютере. Если в нем имеются другие параллельные порты, им также отводят по три регистра с последовательными адресами. Например, регистры порта LPT2 обычно имеют адреса &Н278-&Н27А.

Входы и выходы регистров порта (правда, не все) соединены с контактами интерфейсного разъема, как показано на рис. 1.

Поэтому, записывая в эти регистры определенные коды, можно устанавливать соответствующие логические уровни напряжения на выходных контактах разъема, а читая коды из регистров, определять уровни поданных на входы внешних сигналов.

Работать с портом LPT можно практически в любой среде программирования и операционной системе. Наиболее доступными считаются среды Visual Basic и Delphi, причем во всем, что требуется для программирования порта, они весьма схожи. Нужно сказать, что современные многозадачные операционные системы (в том числе семейства Windows) не допускают прямых обращений из прикладных программ к портам компьютера. Это сделано для того, чтобы избежать конфликтов между одновременно выполняемыми программами, если они случайно обратятся к одному и тому же порту в один и тот же момент времени. Связь с портами возможна лишь через специальные программы-драйверы, автоматически выполняющие все, что необходимо для разрешения конфликтов. Программисту остается лишь написать несколько управляющих команд.

Мы будем использовать одну из самых популярных библиотек таких программ - Inpout32.dll второй версии, которую легко найти в Интернете. Она применима в различных средах программирования и операционных системах. Работая в Windows 98, файл lnpout32.dll необходимо скопировать в папку C:\Windows\system\, а в Windows ХР - в папку C:\Windows\system32\. Во многих случаях достаточно просто поместить этот файл в папку исполняемой программы. Для программирования в DOS дополнительные драйверы не нужны, достаточно предусмотренных в используемом языке программирования обычных команд ввода-вывода в порт.

Дальнейшее изложение относится к работе с параллельным портом в системе программирования Visual Basic 6.0 под управлением Windows ХР. Для ее освоения разработана простая программа. Ее проект, в том числе исполняемый фаил test.exe и файл главной (и единственной) формы Form1.frm приложены к статье. При запуске этой программы на экране монитора появится окно, показанное на рис. 2.

Нажимая в нем на экранные кнопки и вводя числа в соответствующие поля, можно устанавливать уровни напряжения на выходах порта и считывать состояние его входов (оно будет отображено числом в соответствующем поле). Библиотеку для работы с портом LPT "подключает" к программе фрагмент файла Form1.frm, показанный в таблице.

Прежде всего, разберем работу с регистром управления CR (напомним, его адрес - &Н37А). В рассматриваемом случае ее выполняет подпрограмма

Private Sub Command4_click()
out &H37A, Text2.Text
End Sub

При нажатии на экранную кнопку Command4 ("Отправить") она записывает в регистр по адресу &Н37А двоичный код, соответствующий десятичному числу, введенному в поле над этой кнопкой.

Для наглядности соберем и подключим к разъему LPT светодиодный узел по схеме, изображенной на рис. 3.

Введем в нужное поле число 4 (двоичное 00000100) и нажмем на кнопку "Отправить". После этого все четыре светодиода окажутся включенными. Дело в том, что разряды CR, CR и CR соединены с контактами разъема через инверторы, поэтому при записи 0 в эти разряды уровни на соответствующих им контактах стали высокими. Чтобы включить только светодиод HL3, нужно ввести число 15 (двоичное 00001111), а при вводе числа 11 (двоичное 0001011) все светодиоды будут выключены. Старшие разряды регистра управления (CR-CR) с контактами разъема не соединены, поэтому их состояние в данном случае никакого значения не имеет.

Чтобы изучить работу с регистром состояния SR, подключим к разъему порта узел, схема которого изображена на рис. 4.

При разомкнутых выключателях SA1-SA5 через резисторы R1-R5 на контакты разъема поступает напряжение высокого логического уровня. Его источником могут быть любой сетевой адаптер с выходным напряжением 5 В, батарея из трех гальванических элементов и даже один из выходов порта LPT, на котором описанным ранее способом установлен нужный уровень напряжения. Во многих компьютерах резисторы, по назначению аналогичные R1- R5, уже имеются, в установке внешних резисторов в таких случаях нет необходимости.

При нажатии на экранную кнопку "Принять" будет выполнена подпрограмма

Private Sub Command5_c1ick()
Text3.Text = Inp(&H379)
End Sub

Она выведет в поле над кнопкой число, отображающее содержимое регистра SR. Если все выключатели (рис. 4) разомкнуты, это будет 126 (двоичное 01111110), а если они замкнуты - 134 (10000110). Значения разрядов SR- SR соответствуют уровням, поданным на соответствующие контакты разъема, а значение разряда SR инверсно уровню на контакте 11. Так как младшие разряды SR-SR на разъем не выведены, их значения не зависят от поданных на его контакты сигналов.

Главный регистр порта - регистр данных DR по адресу &Н378. Именно через него печатаемая информация побайтно передается на принтер. Все восемь разрядов регистра соединены с контактами разъема, причем без инверторов. Эти восемь цепей часто объединяют названием "шина данных". В исходном состоянии она работает только на вывод. Однако почти во всех современных компьютерах имеется возможность переключить ее на параллельный ввод восьмиразрядных двоичных кодов. Для этого достаточно записать единицу в разряд CR регистра управления.

К сожалению, в режиме Centronics никакие сигналы о том, в каком направлении работает шина данных порта LPT, на его разъем не выводятся. Поэтому необходимо соблюдать особую осторожность и подавать на эту шину внешние сигналы, только удостоверившись, что ее программное переключение "на прием" выполнено. Иначе могут быть повреждены интерфейсные микросхемы как самого компьютера, так и подключенного к порту источника сигналов. Этот недостаток устранен в режимах ЕРР и ЕСР, где предусмотрен полный набор сигналов управления направлением передачи информации по шине данных параллельного порта.

В рассматриваемой тестовой программе с регистром данных работает подпрограмма

Private Sub Command3_Click()
Out &H378, Text1.Text
Text1.Text = Inp(&H378)
End Sub

При нажатии на экранную кнопку "OK" она записывает в регистр данных число из поля, находящегося над кнопкой, а затем читает содержимое регистра и отображает его в том же поле. Естественно, если регистр работает как выходной (на экране отмечен пункт "Передача"), число в поле остается прежним. Чтобы убедиться, что логические уровни на контактах 2-9 разъема порта в этом случае соответствуют введенному в поле вручную и записанному в регистр данных числу, подключите к разъему узел, аналогичный тому, схема которого показана на рис. 3, но с увеличенным до восьми числом светодиодов и резисторов.

Операцию переключения шины данных на ввод выполняет подпрограмма

Private Sub Option1_Click()
Out &H37A, 32
End Sub

Ее вызов происходит при нажатии на экранную кнопку с зависимой фиксацией "Прием". Кнопкой "Передача" вызывают аналогичную подпрограмму, отличающуюся лишь тем, что она записывает в регистр управления не 32 (двоичное 00100000), а ноль, возвращая таким образом шину данных в режим вывода.

Когда шина данных переведена в режим ввода, процедура Out в рассмотренной ранее подпрограмме, вызываемой при нажатии на кнопку "ОК", фактически не работает. Однако функция Inp возвращает значение, соответствующее уровням на выводах 2-9, установленных подключенными к ним внешними цепями. В виде десятичного числа оно появляется в поле над кнопкой "ОК". Задавать логические уровни на линиях шины данных можно с помощью узла, подобного использовавшемуся для работы с регистром состояния (рис. 4).

Чтобы не усложнять программу, отображение в поле ввода над кнопкой "Отправить" изменений состояния регистра управления с помощью кнопок "Прием" и "Передача" не предусмотрено.

Освоив приведенные в статье примеры, мы научились выводить через порт из компьютера 12 и выводить в него 5 логических сигналов либо (в другом режиме) выводить 4 и вводить 13 таких сигналов. Теперь можно разрабатывать гораздо более сложные программы и устройства, подключаемые через порт LPT к компьютеру.

От редакции. Упомянутые в статье и другие необходимые для работы с тестовой программой файлы находятся на нашем FTP-сервере по адресу ftp://ftp.radio.ru/pub/2007/09/testlpt.zip

Радио 2007 №9

На Хабре об управлении лампой через интернет, появилась идея управлять освещением дома с компьютера, а так как у меня уже настроено управление компьютером с сотового телефона, то это значит, что и светом можно будет управлять с того же телефона. После демонстрации статьи одному из моих коллег по работе, он сказал, что ему это как раз и нужно. Так как он часто за фильмами, которые смотрит на компьютере, засыпает. Компьютер через некоторое время после окончания фильма тоже засыпает и отключает монитор, а вот свет в комнате остается включённым. Т.е. было решено, что вещь это полезная, и я начал собирать информацию и детали для этого чуда.
Остальная информация под habracut (осторожно много картинок - трафик).

Схема устройства

Но только с небольшим изменением: между 1-ым пином оптопары 4N25 и 2-ым пином LPT был добавлен резистор на 390 Ом, и еще добавлен светодиод для индикации включения. Схема была собрана в тестовом режиме, т.е. просто соединена проводами так как нужно и проверена. В этом варианте она просто включала и выключала старый советский фонарик.
Было решено, что если уже делать управление, то не для одного устройства, а минимум на 4 устройства (из расчёта: одна лампа на столе, люстра на два выключателя, запасная розетка). На данном этапе стало необходимо построение полной схемы устройства, начался выбор различных программ.
Были установлены:

1. KiCAD
2. Eagle

На схеме использован порт DB9 т.е. обычный COM порт, это сделано из соображений экономии как места на плате, так и самих разъёмов (COM"вские у меня были), а так как мы будем использовать только 5 проводников, то этого нам хватит с запасом. Таким образом делаем еще и переходник с DB25 (LPT) на DB9 (COM), в моем случае делается он следующим образом:
LPT 2-9 pin = COM 1-8 pin - это управляющие пины данных;
LPT 18-25 pin (зачастую они соединены между собой) = COM 9 pin - это наша земля.
Так же в схеме используется дополнительное питание на 12В для питания реле, по плану это будет простое китайское зарядное или может быть крона на 9В (одно реле срабатывает нормально, надо проверить на 4 одновременно). Отдельное питание и гальваническая развязка с помощью оптопары используется для того чтобы обезопасить порт компьютера. При желании можно конечно запитаться от 12В блока питания компьютера, но это каждый делает сам и на свой страх и риск.

Необходимые детали для создания устройства

1. COM порт - 1 шт
2. коннектор питания - 1 шт
3. светодиод зелёный - 4 шт
4. оптопара 4n25 - 4 шт
5. посадочное место под оптопару (у меня было только на 8 ног) - 4 шт
6. резистор 390 Ом - 4 шт
7. резистор 4,7 кОм - 4 шт
8. транзистор КТ815Г - 4 шт
9. реле HJR-3FF-S-Z - 4 шт
10. зажимы на 3 контакта - 4 шт
11. фольгированный текстолит

Подготовка схемы печатной платы

1. COM порт (тот что был не совпал с моим, по отверстиям крепления)
2. гнездо питания
3. зажим на три контакта
4. реле HJR-3FF-S-Z

После добавления необходимых деталей началось само проектирование печатной платы. Проходило оно в несколько попыток, было их около пяти. Каждый вариант платы печатался на картоне прокалывались отверстия и в них вставлялись детали. Собственно так и было выяснено, что мой COM порт не совпадает с тем который был в SL5. Так же всплыла небольшая ошибка в схеме реле - реально корпус реле был сдвинут на 2-3 мм. Естественно все ошибки были исправлены.
На первом печатном варианте выяснилось еще и не правильное подключение транзистора, были перепутаны два контакта.
После всех исправлений и подгонок получилось плата следующего вида:

В SL5 есть функция «Фотовид» для просмотра платы, вот как она выглядит в нем:

На финальном варианте платы будут еще немного подправлены дорожки, а в остальном она выглядит так же.

В SL5 так же есть удобный вариант печати платы, можно скрывать не нужные слои и выбирать цвет печати каждого слоя, что очень пригодилось.

Подготовка печатной платы

Вырезаем необходимого размера кусок текстолита.

Берем самую мелкую наждачку и аккуратно зачищаем медную поверхность.

После зачистки поверхности её необходимо промыть и обезжирить. Промывать можно водой, а обезжиривать ацетоном (в моем случае это был растворитель 646).
Далее печатаем на лазерном принтере на мелованной бумаге нашу плату, не забыв в принтере установить самую жирную печать (без экономии тонера). Этот вариант получился немного не удачным, так как размазался тонер, но другая попытка была в самый раз.

Теперь необходимо перенести рисунок с бумаги на текстолит. Для этого вырезаем рисунок и прикладываем его к текстолиту, стараемся его выровнять как нужно и после этого прогреваем утюгом. Необходимо тщательно прогреть всю поверхность, что бы тонер расплавился и прилип к медной поверхности. Потом даем плате немного остыть и идём мочить её под струей воды. Когда бумага достаточно хорошо промокнет её необходимо отделить от платы. На плате останется только прилипший тонер. Выглядит это так:

Далее необходимо подготовить раствор для травления. Я использовал для этого хлорное железо. На банке с хлорным железом написано, что раствор необходимо делать 1 к 3. Я немного отступил от этого и сделал 60 г хлорного железа на 240 г воды, т.е. получилось 1 к 4, не смотря на это травление платы происходило нормально, только немного медленнее. Обратите внимание на то, что процесс растворения сухого хлорного железа в воде идёт с выделением тепла, поэтому всыпать его в воду необходимо небольшими порциями и размешивать. Естественно для травления необходимо использовать не металлическую посуду, в моем случае это была пластиковая ёмкость (вроде от селёдки). У меня получился вот такой раствор:

Перед тем как опустить плату в раствор, я с помощью скотча приклеил к её обратной стороне леску, что бы было удобнее доставать и переворачивать плату. Если раствор попадет на руки надо быстро его смыть с мылом (мыло его нейтрализует), но пятна могут все равно остаться, все зависит от конкретных условий. Пятна с одежды вообще не выводятся, но мне повезло этого не проверить на себе. Погружать плату в раствор надо медью вниз и не всю плашмя, а под углом. Время от времени плату желательно очищать от отработки, так как она мешает дальнейшему травлению. Делать это можно при помощи ватных палочек.

Весь процесс травления у меня занял 45 минут, хватило бы и 40 минут, но я был просто занят ещё одним делом.
После травления промываем плату с мылом отрываем скотч с леской и получаем:

Внимание! Не выливайте раствор хлорного железа в раковину (канализацию) - это может повредить металлические детали раковины, да и вообще раствор может ещё пригодиться.
Далее нам необходимо смыть тонер, это успешно делается тем же растворителем 646, который использовался для обезжиривания (долгий контакт растворителя с кожей может её повредить).

Следующим шагом является сверление отверстий. У меня на плате предусмотрены были отверстия 1мм и 1.5 мм изначально, так как найти более тонких свёрл не удалось. Так же найти у нас в городе цанговый патрон для крепления его на электромоторчик не удалось, поэтому все делалось большой дрелью.

Первое устройство подошло

На первый раз я взял только два сверла, а при использовании такой дрели этого оказалось мало. Одно сверло сломалось, а второе погнулось. Все что я успел просверлить в первый день:

На следующий день я купил пять свёрл. И их как раз хватило, так как если они не ломаются (кстати из пятёрки сломал только одно), то тупятся, а при сверлении тупыми - портятся дорожки, медь начинает отслаиваться. После полного сверления платы получаем:

После сверления необходимо провести лужение платы. Для этого я использовал старый способ - паяльник, флюс ТАГС и олово. Хотелось попробовать с использованием сплава Розе, но его не найти у нас в городе.

После лужения получаем следующий результат:

Далее необходимо промыть плату для удаления остатков флюса, так как ТАГС водоотмывной, то делать это можно или водой или спиртом. Я сделал что-то среднее - отмывал старой водкой и протирал ватными палочками. После всех этих действий наша плата готова.

Монтаж деталей

После монтажа деталей идём и подключаем устройство к компьютеру через LPT, для этого спаян переходник с DB25(LPT) на DB9(COM) в следующем виде:

• 2 пин DB25 к 1 пину DB9
• 3 пин DB25 к 2 пину DB9
• 4 пин DB25 к 3 пину DB9
• 5 пин DB25 к 4 пину DB9
• 6 пин DB25 к 5 пину DB9
• 7 пин DB25 к 6 пину DB9
• 8 пин DB25 к 7 пину DB9
• 21 пин DB25 (можно любой с 18 по 25) к 9 пину DB9

А вот уже устройство работает:

На этом закончился ещё один вечер и монтаж остальных деталей был оставлен на следующий день.

А вот и уже полностью собранное устройство:

Ну и небольшое видео о том как это работает (качество не очень, не было чем снять нормально)

Вот и все, осталось только найти нормальный корпус для устройства и запускать его в дело.

Программная часть