LPT-port: особенности и принципы работы

Еще на заре появления первых компьютеров перед создателями стояла задача возможности подключения к ним разнообразных устройств. Особенно это стало актуальным тогда, когда компьютеры перестали занимать целые комнаты, а начали помещаться на столе, то есть стали персональными. Ведь компьютер – это не только средство для выполнения вычислений, но и устройство, пользователь которого может выполнять множество различных функций: распечатать текст или фотографии, управлять различными устройствами, воспроизводить фильмы и музыку, связаться с другими пользователями со всех уголков мира с помощью компьютерной сети. Все это становится возможным при подключении к компьютеру внешних устройств, которые называют общим словом периферия, с помощью специальных унифицированных разъемов, называемых портами.

Порты персонального компьютера

Порты персонального компьютера (иначе их еще называют интерфейсы) - это специальные устройства, расположенные на материнской плате компьютера, либо дополнительные платы, подключаемые к ней, которые предназначены для передачи данных между компьютером и внешними устройствами (принтером, мышкой, монитором, веб-камерой и т. п.). Все порты условно можно разделить на 2 большие группы:

• Внутренние – для подключения устройств внутри ПК (жесткие диски, видеокарты, платы расширения).
• Внешние – для подключения внешней периферии (сканера, монитора, клавиатуры, фотоаппарата, флешки).

В данной статье мы рассмотрим один из видов внешнего порта, а именно LPT-port, его принцип работы, подключаемые устройства и современное применение.

Появление LPT-порта

Изначально LPT-port (его еще называют параллельный порт) разрабатывался только для подключения к ПК принтеров, это отражено даже в его названии – Line Printer Terminal, построчный принтерный терминал. Но в дальнейшем этот интерфейс стал применяться и для подключения других устройств: сканеров, дисководов и даже компьютеров между собой.

LPT-port был разработан компанией Centronics, занимавшейся в 70-х годах прошлого века производством матричных принтеров. Но уже через 10 лет его стала использовать фирма IBM для подключения своих скоростных устройств. Дело дошло до того, что было несколько вариантов данного интерфейса от разных производителей периферии.

В первоначальной версии этот порт был однонаправленным, то есть мог передавать данные только в одном направлении: от компьютера к периферийному устройству. Но это ограничение вскоре перестало устраивать пользователей, так как на рынок массово начали выходить устройства с возможностью передачи данных в обоих направлениях. Для этого различные производители предлагали свои усовершенствования – двунаправленный, ECP, EPP и другие. Пока в 1994 году не был принят международный стандарт IEEE 1284.

Схема LPT-порта

LPT-порт называется параллельным потому, что передача данных с помощью него осуществляется по нескольким проводникам одновременно, то есть параллельно. Этот интерфейс имеет 8-битную шину для передачи данных, 5-битную шину передачи сигналов и 4-битную шину передачи состояния.

Ниже представлена схема контактов LPT-порта.

Принцип работы LPT-порта

В простейшей конфигурации, чтобы реализовать принцип работы параллельного интерфейса, хватило бы только одиннадцати проводов, а именно: 1 провод на корпус (масса), 2 провода подтверждения и 8 проводов передачи данных. Но, по общепринятому стандарту IEEE 1284, каждый из восьми проводов передачи (2-9) данных имеет отдельное заземление.

Во время передачи данных оба устройства должны сообщать друг другу сведения о своем состоянии. Это реализуется с помощью контактов 18 и 35, на которые подается напряжение 0 В либо 5 В.

По проводнику 1 передается особый сигнал STROBE, сообщающий, что компьютер установил байт данных на линии и принтер может начинать печать.

По контакту 11 передается компьютеру сигнал BUSY, сообщающий, что устройство выполняет действие (занято), обрабатывая ту информацию, что находится в буфере.

По контактам 12-14 передаются сигналы, сообщающие контрольные сигналы о состоянии принтера и конфликтах в его оборудовании.

По проводнику 12 на ПК передается информация о том, что в принтере нет бумаги. Компьютер реагирует на это передачей сигналов по линиям SELECT и ERROR и останавливает печать.

По проводнику 13 на компьютер передается информация о состоянии принтера - включен и готов или выключен и не готов.

По контакту 14 принтеру передается сигнал об автоматическом переводе строки.

По контакту 31 (16) передается сигнал о переводе принтера в начальное состояние и очищается буфер данных, т. е. все данные стираются из памяти принтера.

По контакту 32 (15) передаются все сигналы об ошибках во время передачи данных. Сигналы, передаваемые по этой линии, влияют на все остальные контакты и могут остановить печать. Например, часто возникающая ошибка принтера – Time Out, возникающая, когда принтер занят однотипной работой с данными и не может передать на ПК через сигнал BUSY, что он не готов к получению новых данных. Через некоторое время по линии ERROR на компьютер передается ошибка Time Out и новые данные не передаются. Иначе, при отсутствии сигнала ERROR, происходила бы дальнейшая передача данных, что привело бы к зависанию всей системы.

По контакту 36 (17) передается информация о готовности принтера к работе, например после устранения ошибки.

Режимы работы LPT-порта

Существует несколько режимов работы LPT-порта, которые позволяет использовать стандарт IEEE 1284:

• SPP (Standard Parallel Port) — представляет собой однонаправленный порт, который отлично совмещается в работе с интерфейсом Centronics.
• NibbleMode — использование этого порта является возможностью организации двунаправленного обмена данными в режиме SPP, при помощи использования управляющих линий (4 бит) для передачи данных от периферийного устройства к контроллеру.
• Byte Mode— режим для двустороннего обмена данными, который используется довольно редко. Его применяли в некоторых старых контроллерах до принятия стандарта IEEE 1284.
• EPP (Enhanced Parallel Port) — над разработкой этого порта работали сразу несколько известных компаний: Intel, Xircom и Zenith Data Systems. По своей работе это двунаправленный порт, который передает данные со скоростью до 2 Мбайт/сек.
• ЕСР (Extended Capabilities Port) — этот вариант порта появился в результате работы двух компаний: HP и Microsoft. У него появились уже дополнительные возможности, например, возможность аппаратного сжатия данных, присутствие буфера и способность работать в режиме DMA. Также поддерживает работу двунаправленного обмена данными (симметричного), скорость которого может быть до 2,5 Мбайт/с.

Настройка LPT-порта

Настройка LPT-порта происходит в два этапа: предварительная настройка аппаратных средств порта и текущее переключение режимов порта прикладным ПО.

Способ и возможности настройки LPT-порта зависят от его местоположения и вида исполнения. Порты, расположенные на картах расширения, обычно конфигурируются через перемычки на самих платах, а порты, размещенные напрямую на материнской плате компьютера, - через настройки BIOS.

Выборы режимов напрямую или через BIOS сами по себе не приводят к повышению скорости обмена данными между ПК и периферией, а служат для возможности выбора драйвером оптимального режима работы. Но драйверы современных устройств сами автоматически выставляют наиболее эффективные режимы работы параллельного порта, поэтому ручная настройка в большинстве случаев уже не требуется.

Виды реализаций LPT-порта

Раньше большинство производителей материнских плат размещали контроллеры LPT-port на своей продукции либо на задней панели платы. Был еще один вариант расположения. В некоторых случаях было удобно помещать контроллер на самой плате - коннекторе для подключения внешней LPT-port планки. Но с момента появления более скоростных интерфейсов для передачи данных материнских плат с распаянными LPT-портами становилось все меньше и меньше. Сейчас даже не у каждого производителя в ассортименте выпускаемой продукции имеются такие платы. И тогда на помощь приходят карты расширения, подключаемые к более современным интерфейсам:

• PCI – LPT-port. Переходник между LPT-портом и более современным разъемом PCI.
• PCI2 - LPT-port (PCI-Ex. 2.0). Переходник между LPT-портом и разъемом PCI-Ex.2.0
• USB – LPT-port. Переходник между LTP-портом и современной версией широко используемого USB-разъема.

Современное применение LPT-порта

Из-за способности параллельной передачи данных такого порта, в 70-х - 80-х годах он зарекомендовал себя одним из самых быстроработающих интерфейсов компьютера. Поэтому он использовался даже для соединения 2-х компьютеров между собой. Но эта же особенность накладывает и ограничение на максимальную длину кабеля из-за возникающих помех в соседних проводниках. Длина не может превышать 5 м, иначе искажения сигналов превышают допустимые для корректного распознавания данных.

C появлением более скоростных интерфейсов актуальность LPT-порта сошла на нет. Второе дыхание ему придали радиолюбители, которые используют его для управления собранными схемами (освещение в доме, светомузыка и другие устройства).