Компютер обробляє сигнали паралельними потоками, тому йому легше «спілкуватися» з паралельними, а не з послідовними зовнішніми портами У 1984 р у складі IBM PC вперше зявився паралельний порт Задуманий він був як засіб підключення матричних принтерів, звідси і назва LPT – Line PrinTer або Line Printer Terminal Надалі для принтерів стали використовувати швидкодіючий інтерфейс USB, а LPT-порт почав поступово витіснятися з компютерних специфікацій Дотепники порівнюють LPT з валізою без ручки – і викинути шкода, і тягнути неможливо Тим не менше, «ветеран» ще на багато що здатний, якщо, звичайно, він присутній в конкретному компютері

Розєм LPT-порту має 25 контактів Нормою «де-факто» вважається розетка DB-25F в компютері і вилка DB-25M у відповідному кабелі (Табл 42) Нумерація контактів вилок і розеток дзеркальна (Мал 47, а, б)

Таблиця 42 Розкладка сигналів в 25-контактному розємі LPT-порту

DB-25

Ланцюг

Розшифровка

Функція

Напрямок

1

STROBE

Strobe

Строб

Вхід / вихід

2..9

D0..D7

Data Bit

Дані

Вхід / вихід

10

ACK

Acknowledge

Підтвердження

Вхід

11

BUSY

Busy

Готовність

Вхід

12

РЕ

Paper End

Немає паперу

Вхід

13

SEL

Select

Вибір

Вхід

14

AUTOFD

Autofeed_____

Автоперенос

Вхід / вихід

15

ERROR

Error

Помилка

Вхід

16

INIT

Initialize

Ініціалізація

Вхід / вихід

17

SELIN

Select In

Вибір входу

Вхід / вихід

18..25

GND

Ground

«Земля»

Загальний

Рис 47 Зовнішній вигляд спереду 25-контактних розємів LPT-порту: а) розетка DB-25F в компютері б) вилка DB-25M в сполучному кабелі

Спочатку лінії LPT-порту були односпрямованим SPP (Standard Parallel Port) Частина з них працювала тільки на вхід, частина – тільки на вихід, що по набору сигналів і протоколу обміну відповідало принтерного інтерфейсу «Centronics» У 1994 р був затверджений новий стандарт паралельного інтерфейсу IEEE 1284, що передбачає двонаправлені лінії і три режими роботи: SPP, EPP (Enhanced Parallel Port), ECP (Extended Capabilities Port)

Рівні електричних сигналів LPT-порту збігаються із звичайними «пятівольтового» логічними мікросхемами Раніше в компютерах застосовувалися буферні TTJl-мікросхеми серії 74LSxx, пізніше – КМОП-мікросхеми і БІС, приблизно еквівалентні серії 74ACxx В останньому випадку можна орієнтовно вважати, що НИЗЬКИЙ рівень дорівнює 01 . 02 В, а ВИСОКИЙ – 45 .. 49 В

Стандартом регламентується навантаження 14 мА по кожному виходу при збереженні напруги не менше +24 В ВИСОКОГО і не більше +04 В низького рівня Проте в різних материнських платах вихідні буфери LPT-порту можуть мати різну здатність навантаження, у тому числі і нижче стандарту («слабкий» порт)

Вимоги до сполучних кабелях, що підключається до LPT-порту:

• сигнальні проводи повинні бути свити в пари із загальним проводом GND

• кожна пара повинна мати імпеданс 56 .. 68 Ом в діапазоні частот 4 .. 16 M Гц

• якщо застосовується плоский стрічковий кабель, то сигнальні проводи повинні фізично чергуватися з загальним проводом GND (локальні екрани)

• рівень перехресних перешкод між сигналами не більше 10%

• кабель повинен мати екран, що покриває не менше 85% зовнішньої поверхні На кінцях кабелю екран повинен бути окольцован і зєднаний з «земляним» контактом розєму

• контакти кабелю можна запаяти на контакти 1 .. 17 послідовні резистори C2-23 (OMJIT-O125) опором 100 .. 300 Ом (Мал 48) Це дозволить захистити компютер від випадкових коротких замикань у навантаженні і зменшити високочастотний «дзвін» на фронтах сигналів

Рис 48 Електрична схема LPT-кабелю з «антізвоннимі» резисторами

Схеми зєднання MK з LPT-портом можна розділити на три групи:

• прийом сигналів від компютера (Мал 49, а .. з)

• передача сигналів в компютер (Мал 410, а .. д)

• прийом / передача сигналів одночасно (Мал 411, a .. e)

У схемах прийняті деякі спрощення В якості вхідного сигналу вказується в основному «DO», а як вихідний – «АСК», хоча можуть бути й інші, перераховані в Табл 42 На кожному конкретному компютері працездатність саморобних схем необхідно перевіряти експериментально, що повязано з наявністю «сильних» і «слабких» LPT-портів по здатності навантаження

Рис 49 Схеми введення сигналів з LPT-порту в MK (початок):

а) резистор R1 обмежує вхідний струм Елементи R2, C1 можуть бути відсутні, але вони зменшують «дзвін» на фронтах сигналів при довгому кабелі

б) буферний транзистор VT1 інвертує сигнал Діод VD1 не обовязковий, але він захищає транзистор від помилкової подачі великого негативного напруги Якщо не ставити резистор R2, то схема залишиться працездатною, однак при відстиковки кабелю від LPT-порту можливі помилкові спрацьовування транзистора VT1 від зовнішніх перешкод і наведень

в) діод VD1 відсікає перешкоди і підвищує поріг спрацьовування транзистора VT1 Резистор R1 надійно закриваеттранзістор VT1 при НИЗЬКОМУ рівні з LPT-порту

г) буферний логічний елемент DD1 має вихід з відкритим колектором Фронти сигналів формуються елементами R1, C1 Можна замість інвертора DD1 поставити повторювач К155ЛП9, зробивши відповідні зміни в програмі MK і компютера

д) тригер Шмітта DD1 (заміна – К555ТЛ2) підвищує завадостійкість Чим менше опір резисторів R1, R2, тим більше крутизна фронтів сигналу При відключеному кабелі від LPT-порту резистор R1 НЕ дає входу мікросхеми DD1 «висіти в повітрі»

е) послідовне включення двох логічних елементів DD11, /) /) / 2 збільшує (відновлює) крутизну фронтів сигналу Резистор R1 усуває викиди, «дзвін»

Рис 49 Схеми введення сигналів з LPT-порту в MK (закінчення):

ж) дані, що надходять від LPT-порту, попередньо поміщаються в проміжний регістр DD1 Запис проводиться при високому рівні на вході «С» мікросхеми DD1, зберігання – при НИЗЬКОМУ Таке рішення усуває перешкоди, оскільки в LPT-порт в залежності від встановлених в компютері драйверів періодично можуть виводитися випадкові дані Їх усувають програмно, наприклад, шляхом багаторазового зчитування вхідного сигналу з ліній MK

з) буферизация LPT-порту потужними транзисторними ключами, які перебувають в мікросхемі DA1 фірми Texas Instruments Резистори R1 .. R8 можуть мати в 10 .. 15 раз нижчі опору, що дозволяє підключити паралельно виходів мікросхеми А4/другіе вузли пристрою

Рис 410 Схеми виведення сигналів з MK в LPT-порт (початок):

а) безпосереднє підключення виходу MK без буферних елементів Резистори R1, R2 зменшують відображення сигналів у лінії Крім того, резистор R2 захищає вихід MK від випадкового короткого замикання з ланцюгом GND в проводах зєднувального кабелю

б) тригер Шмітта DD1 служить захисним буфером для MK при аварійній ситуації на виході (коротке замикання або подача великої напруги)

в) мікросхема DD1 має вихід з відкритим колектором, що захищає її від короткого замикання в проводах і розємах зєднувального кабелю

г) подача двох протифазних сигналів в компютер Мета – програмна необхідність чи організація дублюючого (контрольного) каналу передачі даних

д) опторазвязка на елементах HL1, BL1, які застосовуються в компютерних механічних «мишей» Транзистор КГ / підсилює і інвертує сигнал Для нормальної роботи пристрою компютер повинен виставити ВИСОКИЙ рівень на лінії «D8»

Рис 411 Комбіновані схеми введення / виводу сигналів між MK і LPT-портом (початок):

а) якщо компютер виставляє на лінії «DO» ВИСОКИЙ рівень, то MK в режимі виходу може генерувати сигнал «АСК» через резистор R1 Якщо MK переводиться в режим входу, то компютер може передавати йому дані по лінії «DO» через діод VD1 при цьому внутрішній «pull-up» резистор MK формує ВИСОКИЙ рівень

б) сигнал від LPT-порту вводиться в MK через інвертор на транзисторі VT1 при цьому компютер повинен виставити ВИСОКИЙ рівень на лінії «D2» Інформація в MK вводиться з лінії «DO» через резистор R1 Висока опір резистора R1 фізично розвязує вхідний і вихідний канали

Рис 411 Комбіновані схеми введення / виводу сигналів між MK і LPT-портом (закінчення):

б) сигнал від LPT-порту вводиться в MK через інвертор на транзисторі VT1, при цьому компютер повинен виставити НИЗЬКИЙ рівень на лінії «DO» Інформація в МК вводиться через елементи R1, R3, VT2

г) сигнал від LPT-порту вводиться в MK через повторювач на транзисторі VT1, при цьому компютер повинен виставити ВИСОКИЙ рівень на лінії «DO» Інформація в MK вводиться через повторювач на мікросхемі DD1\

ж) сигнали «D0» .. «D3» вводяться в MK при низькому рівні на лінії «INIT», при цьому компютер повинен налаштувати лінії «D4» .. «D7» як входи У налаштуваннях BIOS компютера треба встановити двонаправлений режим EPP або ЕСР для LPT-порту Інформація в компютер з МК передається по лініях «D4» .. «D7» при високому рівні на лінії «INIT» Резистор R1 переводить виходи мікросхеми DD1 в Z-стан при відключеному кабелі від LPT-порту

e) сигнал від MK в LPT-порт вводиться через повторювач DD12, при цьому компютер повинен виставити ВИСОКИЙ рівень на лінії «D2» і НИЗЬКИЙ рівень на лінії «D5» Інформація в MK вводиться через повторювач DD11 при низькому рівні Налін «D2» Стробування сигналів по входах «Е1», «Е2» мікросхеми DD1 підвищує достовірність передачі даних

Джерело: Рюмік, С М, 1000 і одна мікроконтролерна схема Вип 2 / С М Рюмік – М: ЛР Додека-ХХ1, 2011 – 400 с: Ил + CD – (Серія «Програмовані системи»)