SEMANA 5Diseo de interfases usando el puerto paraleloArquitectura de computadoras

Diseo de interfases usando el puerto paralelo5.1Puertos de E/S.5.2Decodificacin de puertos y demultiplexacin del Bus: Direcciones y Datos.5.3Criterios para el diseo de interfases con la computadora para aplicacin especfica y de uso general.

Puertos de E/S.Un puerto es una interfaz.En las computadoras de propsito general los puertos son las interfases a las que se conectan los perifricos (puerto serial, puerto paralelo, USB, AGP, etc.).En los microcontroladores los puertos son grupos de pines utilizadas para interfase de E/S.

El puerto paraleloExisten dos mtodos bsicos para transmisin de datos en las computadoras modernas: serie y paralelo.En un esquema de transmisin de datos en serie un dispositivo enva datos a otro a razn de un bit a la vez a travs de un cable.En un esquema de transmisin de datos en paralelo un dispositivo enva datos a otro a una tasa de n nmero de bits a travs de n nmero de cables a un tiempo.

El puerto paraleloSera fcil pensar que un sistema en paralelo es n veces ms rpido que un sistema en serie, sin embargo esto no se cumple. Bsicamente el impedimento principal es el tipo de cable que se utiliza para interconectar los equipos.Si bien un sistema de comunicacin en paralelo puede utilizar cualquier nmero de cables para transmitir datos, la mayora de los sistemas paralelos utilizan ocho lneas de datos para transmitir un byte a la vez, como en todo, existen excepciones, por ejemplo el estndar SCSI permite transferencia de datos en esquemas que van desde los ocho bits hasta los treinta y dos bits en paralelo.

El puerto paraleloEl puerto paralelo ms conocido es el puerto de impresora (parallel printer interface, LPT). Tpicamente estuvo localizado en la parte trasera de los computadores personalesHoy en da muchas PCs y en especial las porttiles no cuentan ya con un puerto paralelo.

El puerto paraleloNo obstante existe otro puerto paralelo usado masivamente en los ordenadores: el puerto paralelo IDE, tambin llamado PATA (Paralell ATA), usado para la conexin de discos duros, unidades lectoras/grabadoras (CD-ROM, DVD), unidades magneto-pticas, unidades ZIP y SuperDisk.

El puerto paraleloUn tercer puerto paralelo, muy usado en los ordenadores Apple Macintosh y en servidores, son las diferentes implementaciones del SCSI.Al igual que IDE ha sido usado para la conexin de discos duros, unidades pticas lectoras/grabadoras (CD-ROM, DVD), unidades magneto-pticas y SuperDisk, pero tambin de otros dispositivos como escneres.

El puerto paralelo de impresoraConector USBConector puerto serieConector puerto paraleloConector de video

El puerto paralelo de impresoraEl puerto paralelo de impresora proporciona al usuario acceso a 8 lneas que tradicionalmente pueden ser utilizadas para enviar datos.Actualmente esas 8 lneas son bidireccionales, es decir, pueden ser programadas para enviar o recibir datos a travs de ellas.Cuenta adems con un conjunto de lneas de protocolo.Cumple con la norma IEE 1284.Se ha utilizado principalmente para conectar impresoras, pero tambin ha sido usado para conectar programadores de EPROM, escneres, interfaces de red Ethernet, unidades ZIP y SuperDisk y para comunicacin entre dos PCs (MS-DOS trajo desde la versin 5.0 un programa para soportar esas transferencias).

El puerto paralelo de impresoraLas lneas de comunicacin del puerto paralelo de impresora estn latcheadas, esto es, mantienen siempre el ltimo valor que les fue escrito hasta que se escribe un nuevo dato.Sus caractersticas elctricas son:Tensin de nivel alto: 3.3 o 5 V.Tensin de nivel bajo: 0 V.Intensidad de salida mxima: 2.6 mA.Intensidad de entrada mxima: 24 mA.

El puerto paralelo de impresoraEn una PC tpicamente encontramos un conector hembra del tipo DB25 (es decir de 25 pines).En cambio prcticamente todas las impresoras incorporan un conector Centronics de 36 pines.En realidad, para la comunicacin a travs de este puerto slo se requieren 18 lneas, las restantes son lneas de masa que se enrollan alrededor de los cables de seal para proporcionarles apantallamiento y proteccin contra interferencias.Los cables comerciales para la conexin paralela entre el PC y la impresora tienen una longitud de 2 metros.No es recomendable que tengan una longitud superior a 5 metros si se desea una conexin fiable y sin interferencias.

El puerto paralelo de impresoraEl puerto paralelo de impresora est formado por 17 lneas de seales y 8 lneas de tierra.Las lneas de seales estn conformadas por:4 lneas de control5 lneas de estado8 lneas de datos.

El puerto paralelo de impresoraLa funcin normal de este puerto consiste en transferir datos a una impresora mediante sus 8 lneas de salida de datos, usando las seales restantes como control de flujo.Sin embrago, puede ser usado como un puerto E/S de propsito general por cualquier dispositivo o aplicacin que se ajuste a sus posibilidades de entrada/salida.

El puerto paralelo de impresoraEn el diseo original las lneas de control son usadas para la interfase, control e intercambio de mensajes desde el PC a la impresora.Las lneas de estado son usadas para intercambio de mensajes, indicadores de estado desde la impresora al PC (falta papel, impresora ocupada, error en la impresora).Las lneas de datos suministran los datos de impresin del PC hacia la impresora y solamente en esa direccin. Las nuevas implementaciones del puerto permiten una comunicacin bidireccional mediante estas lneas.

El puerto paralelo de impresoraCada una de estos grupos de lneas (control, estado, datos) puede ser referenciada de modo independiente mediante un registro.Cada registro del puerto paralelo es accesado mediante una direccin.El puerto paralelo tiene tres registros:Registro de datosRegistro de estadoRegistro de control

El puerto paralelo de impresoraDistribucin de pines y su relacin con sus registros respectivos.C4C5E2

El puerto paralelo de impresora

El puerto paralelo de impresora

Bit de puerto bidireccional (compatible PS/2)El bit C5, est disponible slo si se trata de un puerto bidireccional; en los puertos comunes no se utiliza, al igual que los bits C6 y C7. Si C5=1, el buffer de los datos de salida se pone en alta impedancia, "desconectando" dicho buffer de los pines 2 a 9 del conector del puerto (D0 a D7). Si se escribe al registro de datos, se escribe al buffer pero no a la salida. Esto permite que al leer el puerto, se lea el estado de las entradas y no lo que hay en buffer. Cuando C5=0 el puerto retorna al modo salida, su estado por defecto.En las computadoras IBM PS/2, para habilitar el puerto paralelo bidireccional, adems de lo antes descrito, se debe poner a 1 el bit 7 del registro del puerto 102h (opciones de configuracin).En computadoras que no tengan puerto paralelo bidireccional compatible PS/2 hay que modificar uno o ms bits de algn puerto especfico correspondiente al chipset de la placa. A veces se habilita por el Setup o por jumper en la placa del puerto.

Bit de interrupcinEn trabajos normales de impresin ni el BIOS ni el DOS hacen uso de la interrupcin. El hecho de poseer una lnea de interrupcin que est conectada directamente al PIC (Programmable Interrupt Controller), lo hace muy til para experimentacin en data-loggers por ejemplo. El bit de interrupcin est conectado al control de un buffer de tres estados. Cuando C4=1, se activa el buffer y su entrada, S6, se conecta a la lnea IRQ (en general es IRQ7 o IRQ5). La lectura del bit, nos devuelve el estado del mismo (es decir si el buffer est en alta impedancia o no).Se producir una interrupcin, cuando haya un flanco descendente en el pin correspondiente a S6.

Descripcin de los pines del puerto paralelo de impresora

El puerto paralelo de impresoraEl estndar IEEE 1284 define cinco modos de operacin:1.Modo compatible2. Modo nibble3. Modo byte4. Modo EPP, puerto paralelo ampliado5. Modo ECP, puerto de capacidad extendida.

El puerto paralelo de impresoraActualmente, la mayora de los puertos instalados en las computadoras son de tipo multimodal configurables a travs del BIOS de la mquina.Tpicamente se puede elegir entre:Printer Mode (alguna veces llamado Default or Normal Modes)Standard & Bi-directional (SPP) ModeEPP1.7 and SPP ModeEPP1.9 and SPP ModeECP ModeECP and EPP1.7 ModeECP and EPP1.9 Mode

El puerto paralelo de impresoraEl modo de operacin Normal (SPP unidireccional) es el ms elemental y solamente permite la escritura en las lneas de datos.En el modo SPP bidireccional se emplea el bit 5 del registro de control para habilitar o deshabilitar el

El puerto paralelo de impresoraUna PC soporta hasta tres puertos paralelo separados.Puede haber hasta tres juegos de registros en un sistema en un momento dado.Existen tres direcciones base para el puerto paralelo asociadas con tres posibles puertos paralelo: 0x3BCh, 0x378h y 0x278hNos referimos a stas como las direcciones base para el puerto LPT1, LPT2 y LPT3, respectivamente.El registro de datos se localiza siempre en la direccin base de un puerto paraleloEl registro de estado aparece en la direccin base + 1El registro de control aparece en la direccin base + 2.Por ejemplo, para un puerto LPT2 localizado en 0x378h, sta es la direccin del registro de datos, al registro de estado le corresponde la direccin 0x379h y su respectivo registro de control est en la direccin 0x37Ah.

El puerto paralelo de impresoraCuando la PC se enciende el BIOS ejecuta una rutina para determinar el nmero de puertos presentes en el sistema asignando la etiqueta LPT1 al primer puerto localizado, si existen ms puertos entonces se asignarn consecutivamente las etiquetas LPT2 y LPT3 de acuerdo a la siguiente tabla:

Deteccin de direcciones de puerto paralelo en una PC #include #include

int main(void){ unsigned int far *p; int i;

p = (unsigned int far *)0x00000408;

for ( i = 0; i < 3; i++ ) { if( *p == 0 ) printf( "No se encontro puerto asignado a LPT%d \n", i+1 ); else printf( "La direccion asignada a LPT%d es 0x%X \n", i+1, *p );

p++; }

return 0;}

Criterios para el diseo de interfases con la computadoraConectar dispositivos al puerto paralelo implica el riesgo de daos permanentes a la tarjeta madre de la PC. Tenga siempre presente que an los profesionales cometen errores, por lo tanto no est de ms recomendarle extremo cuidado al trabajar en el puerto paralelo.

Criterios para el diseo de interfases con la computadoraElctricamente, el puerto paralelo entrega seales TTL y como tal, tericamente, se le puede conectar cualquier dispositivo que cumpla con los niveles de voltaje especficos de la lgica TTL.Sin embargo el hardware del puerto paralelo est muy limitado en cuanto a su capacidad de manejo de corriente, por sta razn se debe ser muy cuidadoso con el manejo de las seales del puerto, un corto circuito puede daar permanentemente la tarjeta madre de la PC.

Criterios para el diseo de interfases con la computadoraPara disminuir lo ms posible el riesgo de daos al puerto se suele utilizar una etapa separadoraPor ejemplo se puede emplear el circuito integrado 74LS244, o algn otro similar, que tambin permite mejorar al mismo tiempo la capacidad de manejo de corriente).

Criterios para el diseo de interfases con la computadoraEjemplo de interfase para utilizar el puerto paralelo en el manejo de 8 leds.

FinIng. Luis Raymi Romn