Курсовая работа (т): Разработка лабораторного стенда Исследование параллельного интерфейса на контроллере МС2702

Разработка лабораторного стенда Исследование параллельного интерфейса на контроллере МС2702

ВВЕДЕНИЕ

Тема выпускной квалификационной работы - разработка лабораторного стенда "Исследование параллельного интерфейса на контроллере МС 2702".

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке учебного лабораторного стенда, который предназначен для ознакомления студентов с последовательным интерфейсом, а так же вариантами его реализации.

Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит в слове используются отдельные сигнальные линии, и биты передаются одновременно. Параллельные интерфейсы используют логические уровни ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики), что ограничивает длину кабеля из-за невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса. интерфейс драйвер стенд программа

Параллельные интерфейсы используют не только для подключения принтеров, но и для связи между двумя компьютерами, а передача данных может быть как однонаправленной, так и двунаправленной.

Цель работы - изучить варианты реализации параллельного интерфейса компьютерных систем и на основе полученных знаний разработать лабораторный практикум.

Задачи вытекающие из поставленной цели:

.        Аналитический обзор существующих параллельных интерфейсов;

.        Обоснование выбора варианта конструирования лабораторного стенда;

.        Разработка лабораторного стенда;

.        Разработка структурной схемы лабораторного стенда;

.        Разработка схемы соединения между учебными стендами;

.        Разработка алгоритмов подпрограмм обмена информации;

.        Разработка инструкции по эксплуатации.

В первой главе рассмотрен аналитический обзор существующих параллельных интерфейсов. Во - второй главе представлено обоснование выбранного варианта конструирования лабораторного стенда. В - третьей главе разработан дабораторный стенд, в рамках этой главы рассмотренно следующее: разработка структурной схемы лабораторного стенда; разработка схемы соединений между учебными стендами. В - четвертой главе разработаны алгоритмы подпрограмм обмена информации. Пятая глава содержит методические указания к выполнению работы.

В данной работе содержится 41 страница и 4 приложения.

При разработке были использованы следующие методы: анализ, сравнение, обработка литературных источников. В ходе работы использовались такие источники, как: схемы программируемого контроллера «ЭЛЕКТРОНИКА МС2702), учебно - методическая литература, ресурсы сети интернет, статьи журналов.

Технологии постоянно развиваются, с каждым днём создаются всё новые и новые инструменты для работы с различными процессами. Как правило, в каждом виде деятельности обладать теоритическими знаниями не достаточно. Необходимо умело применять имеющиеся знания на практике. Поэтому, важно научиться работать не только с новыми инструментариями, но и знать их истоки.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОЗБОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Лучше всего начать с определения интерфейса:

«Толковый словарь по вычислительным системам» определяет понятие интерфейс (interface) как границу раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств [1]».

Под интерфейсом, строго говоря, следует понимать совокупность всех как аппаратных, так и программных средств, обеспечивающих сопряжение модулей микро-ЭВМ друг с другом, микро-ЭВМ с внешними устройствами, микро-ЭВМ с другими ЭВМ.

Исторически, параллельный интерфейс был введен для подключения принтера. Однако впоследствии стал использоваться для подключения других периферийных устройств - сканеров, дисководов, программаторов микросхем и ряда других устройств.

Далее следует указать, что по способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные [1].

Параллельный интерфейс - для каждого бита передаваемой группы используется своя сигнальная линия (обычно с двоичным представлением), и все биты группы передаются одновременно за один квант времени.

Последовательный интерфейс - используется лишь одна сигнальная линия, и биты группы передаются друг за другом по очереди; на каждый из них отводится свой квант времени (битовый интервал).

На первый взгляд организация параллельного интерфейса проще и нагляднее и этот интерфейс обеспечивает более быструю передачу данных. Очевидный недостаток параллельного интерфейса - большое количество проводов и контактов разъемов в соединительном кабеле. У последовательного интерфейса приемопередающие узлы функционально сложнее, зато кабели и разъемы гораздо проще и дешевле. Понятно, что на большие расстояния тянуть многопроводные кабели параллельных интерфейсов неразумно (и невозможно), здесь гораздо уместнее последовательные интерфейсы.

Но так как в данной работе последовательный интерфейс рассматриваться не будет, то рассмотрим виды и возможности реализации параллельного интерфейса.1284 (порт принтера, параллельный порт, Print Terminal, LPT) - международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.

В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP).

Название «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (Line Printer Terminal или Line PrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS.

Параллельный порт Centronics - порт, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, разработан  Centronics Data  Corporation; уже  стал стандартом  хотя в действительности  на данный  он не  [1].

Изначально  порт был  только для  (однонаправленной) передачи  так как  что порт  должен использоваться  для работы с принтером. Впоследствии  фирмами были  дуплексные расширения  (byte mode,  ECP). Затем  принят международный  IEEE 1284,  как базовый  Centronics, так и  его расширения.

Стандарт  позволяет использовать  в нескольких режимах: Parallel Port) -  порт, полностью  с интерфейсом Centronics. - позволяет организовать  обмен данными в  SPP путём  управляющих линий  бит) для  данных от  устройства к контроллеру. Исторически  был единственный  использовать Centronics  двустороннего обмена данными. - редко используемый  двустороннего обмена данными. Использовался в  старых контроллерах  принятия стандарта  1284. Parallel Port) -  компаниями Intel,  и Zenith Data  - двунаправленный порт,  скоростью передачи  до 2МБайт/сек.(1991)

ЕСР  Capabilities Port) -  компаниями Hewlett-Packard и  - в дополнение появились  возможности, как  аппаратного сжатия  наличие буфера и  работы в режиме  [2].

Рассмотрим  подробно режимы  и ECP.

Протокол  (Enhanced Parallel  - улучшенный параллельный  был разработан  Intel, Xircom и  Data Systems  до принятия  IEEE 1284. Этот  предназначен для  производительности обмена  параллельному порту,  был реализован в  Intel 386 (микросхема 82360) и  принят множеством  как дополнительный  параллельного порта. Версии  реализованные до  IEEE 1284,  от нынешнего стандарта.

Назначение  записи и чтения  очевидно. Адресные  используются для  адресной, канальной и  информации. Циклы  данными отличаются  адресных циклов  стробирующими сигналами. Назначение  порта EPP и  связь с сигналами  представлены в таблице 1.1.

Таблица  - Сигналы LPT-порта в  ввода-вывода EPP

EPP-порт  расширенный набор  (таблица 1.2),  занимает в пространстве  5-8 смежных  [2].

Таблица  - Регистры EPP-порта

Протокол EPP обеспечивает четыре типа циклов обмена:

.        запись данных;

.        чтение данных;

.        запись адреса;

.        чтение адреса.

Внешние  EPP-порта для  цикла обмена  аппаратно по  операции записи  чтения в регистр порта.

Цикл  данных состоит  следующих фаз.

. Программа  цикл вывода  в порт 4 (ЕРР  Port).

. Адаптер  сигнал Write#  уровень), и данные  на выходную  LPT-порта.

. При  уровне Wait#  строб данных.

. Порт  подтверждения от  (перевода Wait# в  уровень).

. Снимается  данных - внешний  завершается.

. Завершается  цикл вывода.

. ПУ  низкий уровень  указывая на  начала следующего цикла.

На рисунке 1.1  диаграмма цикла  данных, иллюстрирующая  цикл обмена,  в цикл записи  шины процессора  эти циклы  связанными). Адресный  записи отличается  цикла данных  стробом внешнего интерфейса.

Рисунок 1.1 - Цикл  данных EPP

Главной  чертой ЕРР  выполнение внешней  во время  процессорного цикла ввода-вывода. Это  достигать высоких  обмена (0,5-2 Мбайт/с).

Пример  цикла чтения  на рисунке 1.2. цикл  данных отличается  применением другого  сигнала.

Рисунок 1.2 - Адресный  чтения EPP

Важной  EPP является  что обращение  к ПУ осуществляется в  времени - нет буферизации. Драйвер  отслеживать состояние и  команды в точно  моменты времени.

Циклы  и записи могут  в произвольном порядке  идти блоками. Такой  обмена удобен  регистро-ориентированных ПУ  ПУ, работающих в  времени, например,  сбора информации и управления. Этот  пригоден и для  хранения данных,  адаптеров, принтеров,  и т.п.

К сожалению,  EPP поддерживается  всеми портами -  отсутствует, к примеру, в  блокнотных ПК. Так  при разработке  устройств ради  совместимости с компьютерами  ориентироваться на  ECP о котором  поговорим далее.

Протокол  (Extended Capability  - порт с расширенными  был предложен  Packard и Microsoft  связи с ПУ  принтеров или сканеров. Как и  данный протокол  высокопроизводительный двунаправленный  данными хоста с ПУ.

Протокол  в обоих направлениях  два типа

.        циклы записи и  данных;

.        командные  записи и чтения.

Командные  подразделяются на  типа: передача  адресов и передача  RLC (Run-Length  [3].

В отличие  EPP вместе с  ЕСР сразу  стандарт на  (регистровую) модель  адаптера, изложенный в  «The IEEE  Extended Capabilities  Protocol and  Interface Standard»  Microsoft.

Этот  определяет свойства  не заданные  IEEE 1284:

.        компрессия  хост-адаптером по  RLE;

.        буферизация  для прямого и  каналов;

.        применение  и программного ввода-вывода.

Компрессия в  времени по  RLE (Run-Length  позволяет достичь  сжатия 64:1  передаче растровых  которые имеют  строки повторяющихся байт. Компрессию  использовать, только  ее поддерживают и  и ПУ.

Канальная  ECP применяется  адресации множества  устройств, входящих в  физическое.

Например, в  устройстве факс/принтер/модем,  только к одному  порту, возможен  прием факса и  на принтере.

В  SPP, если  установит сигнал  канал будет  данными, пока  их не примет. В  ECP программный  просто адресуется к  логическому каналу  же порта [3].

Таблица  - Сигналы LPT-порта в  ввода-вывода ECP