Revisões. Porto paralelo. Porto paralelo. Porto paralelo. Porto paralelo. Porto paralelo GPIB JTAG

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2003/04 ©Helena Sarmento 1

• GPIB

• JTAG

• Interface que surgiu para obter uma ligação mais rápida que a ligação série.

• Foi inicialment utilizada para ligar impressoras. Actualmente, permite ligar vários tipos de periféricos (impressoras, scanners, discos rígidos, CDROMs,, etc)

• O porto paralelo inicial SPP (Standard Parallel Port) é unidirecional. Tem débito máximo de 150 kbytes/s e o comprimento máximo dos cabos é de 2m.

• O SPP utiliza uma ficha DB25 e as impressoras uma ficha de 36 pinos (ficha Centronics).

Porto paralelo

• Apareceram posteriormente definições bidireccionais: PS/2 (IBM), EPP-Enhanced Parallel Port (Intel, Zentith e Xircom) e ECP-Extended Parallel Port (HP e Microsoft).

Porto paralelo

• A norma IEEE 1284, aprovada em 1994, que permite comunicação bidireccional, define:

• A interface eléctrica • A interface mecânica

• A interface operacional: transferência de dados em modo de compatibilidade, nibble, byte, EPP e ECP.

Porto paralelo

• A norma define a comunicação no nível físico

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2003/04 ©Helena Sarmento 7 Interface mecânica

– Fichas :

• DB25 (IEEE 1284-A)

geralmente utilizada do lado do computador (host) • centronics (IEEE 1284-B)

geralmente utilizada do lado do periférico • ficha recomendada de 36 pinos (IEEE 1284-C)

para ser utilizada dos dois lados

– Equipamentos para serem ligados directamente devem ter fichas macho

– Equipamentos para serem ligados por cabos devem ter fichas fêmea, as fichas macho estão nos cabos nos cabos

Interface mecânica

– Especificação dos sinais nas fichas para os vários modos de funcionamento (sinais)

– Especificação das ligações dos cabos Host periférico

• DB25 para DB25 • DB25 para centronics • DB25 para ficha recomendada • Ficha recomendada para centronics • Ficha recomendada para ficha recomendada

(ligações)

Porto paralelo

Interface eléctrica

• Níveis eléctricos TTL (5V). Valores máximos +5,5V –0,5V. • Especificação do cabo de 18 pares entrançados

Porto paralelo

Interface eléctrica

• Especificação de tensões e correntes, capacidades e resistências de

pull up nos emissores (drivers) e receptores:

– Nível 1: compatibilidade com equipamentos anteriores à norma

Interface assimétrica

– Linhas de dados (74LS374 - totem pole) fornece 2,6mA e absorve 24mA

– Linhas de controlo (7405- open collector com 4,5 kΩde pull-up)

Porto paralelo

• Nível 2: Interface siimétrica (14 mA)

» driver » receptor VO =(VOH –VOL )/2 IO=14mA IO=14mA circuito aberto circuito aberto Condição 0,05 – 0,4 V/ns Slew rate 50±5 Ω RO < 0,4 V VOL > 2,4 V VOH > -0,5 V VOL < 5,5 V VOH valor Parâmetro

Deve duportar picos de tensão entre –2V e 7 V VO = 0,8 V VO = 2 V IL=14mA Condição < 50 pF Ci < 20 µA IIL < 20 µA IIH 0,2- 1,2 V histerese 0,8 V – 2 V VIlimiar valor Parâmetro 2003/04 ©Helena Sarmento 12

Porto paralelo

-saída do emissor adaptada à impedância característica do cabo

- entrada do receptor com impedância infinita

cabo RS

RD

RO 1,2 k

5V

RS para adaptar impedâncias

RO 1,2 k 5V 1,2 k 5V ZO RS1 RD RS2 RD cabo RO RS + RD < Ro

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2003/04 ©Helena Sarmento 13 Interface operacional

! Iniciada em modo de compatibilidade (unidireccional) ! Depois, por negociação com o periférico:

! Transmite em mode de compatibilidade ! Transita para outro modo (bidireccional) ! Ao ligar a alimentação (fichas recomendadas):

! Host Logic High e Peripheral Logic High activados para indicar que podem comunicar

! A interface pode ser reiniciada: ! Volta ao modo de compatibilidade ! nInit (L) e nSelection (L) no host

Modo de compatibilidade (compatível com o SPP)

• Define o protocolo utilizado pela maioria dos PCs para transferirem dados para uma impressora.

• Corresponde ao funcionamento do SPP e é muitas vezes designado por modo Centronics (devido à ficha Centronics da impressora). • Neste modo:

– as linhas de controlo e de status definem o handshaking com o PC

– as linhas de dados transportam a informação do PC para o periférico.

• Neste modo: 150 kbytes/s, cabo de 2 m

Porto paralelo

Modo de compatibilidade Dados Status Control 2003/04 ©Helena Sarmento 16

Porto paralelo

• Sinais no modo de compatibilidade

8 linhas de saída Out

D0 a D7 Dados

Activo a “0”.Indica condição de erro In

ERROR Status

Activo a “1”. Indica impressora ligada In

SELECT Status

Ausência de papel (Paper Empty) In

PE Status

Activo a “1”.Indica que a impressora está ocupada a receber dados In BUSY Status Activo a “0”. In ACK Status Activo a “0”. Out INIT Controlo

Activo a “0”. Indica á impressora que foi seleccionada Out

SELECTIN Controlo

Activo a “0”. Indica à impressora para incluir um LF depois de cada CR Out

AUTOFEED Controlo

Activo a “0”. Indica dados válidos em D0-D7 Out STROBE Controlo Descrição In/Out Sinal Tipo 2003/04 ©Helena Sarmento 17

Porto paralelo

• Registos

*_{Offset face ao endereço base do porto}

Usado para definir sinais de controlo W

Controlo 2

Contém bits de status R

Status 1

Porto para ler ou escrever dados R/W Dados 0 Descrição R/W Nome Offset= 2003/04 ©Helena Sarmento 18

Porto paralelo

• Ciclo de transferência de dados

– O programa escreve os dados no registo de dados

– O programa lê o registo de status para verificar se o periférico não está ocupado (BUSY = 0)

– Se BUSY = 0 o programa põe no registo de controlo STROBE = 0 – O periférico activa a linha BUSY, lê os dados e indica que pde receber

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2003/04 ©Helena Sarmento 19 Modo nibble

• Este modo permite criar um canal bidireccional com transferência de dados do periférico para o PC

• Utiliza 4 das 5 linhas de Status (do periférico para o PC) para os dados e a quinta para gerar uma interrupção ao PC (nibble válido).

Ni

bbl

e

• Com dois ciclos de transferência obtém-se um byte. Os bits do registo de status têm de ser manipulados por software para obter o nibble. • Neste modo, a comunicação do periférico para o PC envolve dois

ciclos e execução de software, ficando o ritmo de transmissão limitado a 50 kbytes/s.

• As limitações não são críticas se os requisitos de transferência do periférico para o PC forem reduzidos.

Sinais envolvidos na transferência de dados do periférico para o PC

Porto paralelo

• Sinais no modo nibble

Não são utilizados na transferência inversa Out D0 a D7 D0 a D7 D0, depois D4 In nDataAvail ERROR D1, depois D5 In Xflag SELECT D2, depois D6 In AchDataRe q PE D3, depois D7 In PtrBusy BUSY

PtrClk =“0”, indica nibble válido. PtrClk =“1”, como resposta a HostBusy = “1” In

PtrClk ACK

Não é utilizado na transferência inversa Out

INIT INIT

A “1”, indica que o PC está no num modo de transferência 1284 Out

1284Active SELECTIN

HostBusy = “0”, indica que o PC está pronto para receber o nibble. HostBusy = “1” indica

que o nibble foi recebido. Out

HostBusy AUTOFEED

Não é utilizado na transferência inversa Out STROBE STROBE Descrição In/Out Sinal Sinal SPP 2003/04 ©Helena Sarmento 22

Porto paralelo

• Ciclo de transferência de dados

1. O PC assinala que pode receber dados (HostBusy = 0) 2. O periférico responde pondo os dados (nibble) nas linhas de Status 3. O periférico assinala que o nibble é válido (PtrClk = 0) 4. O PC indica que recebeu um nibble e ainda não pode receber o

seguinte

5. O periférico responde que tomou conhecimento. 6. Repetem-se os cinco passos anteriores

Porto paralelo

Modo byte

• Este modo permite criar um canal bidireccional.

• Modo em que as linhas de dados podem ser utilizadas também para leitura de dados do perférico.

• Modo utilizado pela IBM no porto PS/2.

• Necessita de apenas um ciclo e não dois como o modo nibble, permitindo ritmos semelhantes ao modo de compatibilidade.

Porto paralelo

• Modo byte

Dados do perférico para o host e em sentido contrário

In/Out D0 a D7 D0 a D7

Dados estão disponíveis no canal inverso In DataAvail ERROR Não é utilizado In Xflag SELECT

Segue o sinal DataAvail In

AchDataRe q PE

Indica canal directo ocupado In

PtrBusy BUSY

PtrClk =“0”, indica nivbble válido. PtrClk =“1”, como resposta a HostBusy = “1” In

PtrClk ACK

Não é utilizado na transferência inversa Out

INIT INIT

A “1”, indica modo de transferência 1284 Out

1284Active SELECTIN

HostBusy = “0”, indica que o PC está pronto para receber o byte. HostBusy = “1” indica que o byte

foi recebido. Out

HostBusy AUTOFEED

Levado a “0” no fim da transferência de um byte (indica que o byte foi recebido) Out HostClk STROBE Descrição In/Out Sinal Sinal SPP

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• Modo byte

1. PC indica que está pronto para receber dados (HostBusy =0) 2. O periférico coloca o byte nas linhas de dados

3. O periférico indica que os dados são válidos com PtrClk = 0 4. O PC lê os dados e indica que os leu com (HostBusy =1) 5. O periférico responde com PtrClk = 1 e o PC gera em resposta um

impulso em HostClk

Os passos repetem-se para ler novos bytes.

Modo ECP (Extented Capability Port)

• Modo bidireccional com alto desempenho, inicialmente desenvolvido pela HP e Microsoft (a norma não inclui todas as características). • Permite dois tipos de ciclos nas direcções directa e inversa:

– Ciclo de dados (HostAck = 1) – Ciclo de comandos (HostAck = 0) • Permite transferências com compressão:

• RLE – Run-Lenght (cadeias de caracteres com bytes seguidos repetidos )

• O bit 7 num ciclo de comandos indica se há compressão • Permite acesso a múltiplos (até 128) dispositivos lógicos num

dispositivo físico (ex: fax/impressora/modem).A impressora pode estar a imprimir e simultaneamente aceder-se ao modem.

Porto paralelo

• Sinais no modo de ECP

O periférico indica se são dados (“1”) ou comandos (“0”) a transferir para PC. Utilizado com HostClk para transferir informação do PC

para o periférico. In

PeriphAck BUSY

Utilizado com HostAck para transferir dados ou comandos do periférico para o PC. In

PeriphClk ACK

“0” indica transferência do periférico para o PC Out

ReverseReque st INIT

A “1”, indica modo de transferência 1284 Out

1284Active SELECTIN

PC indica se são dados (“1”) ou comandos (“0”) a transferir para o periférico. Utilizado com PeriphClk para transferir informação do

periférico para o PC. Out

HostAck AUTOFEED

Utilizado com PeriphAck para transferir dados ou comandos do PC para o periférico. Out HostClk STROBE Descrição In/Out Sinal Sinal SPP 2003/04 ©Helena Sarmento 28

Porto paralelo

• Sinais no modo de ECP (cont)

Dados para transferência bidireccional In/Out

D0 a D7 D0 a D7

O periférico indica que tem dados para transferir In PeriphRequest ERROR Flag de extensibilidade In Xflag SELECT

Porto paralelo

• Transferência de informação do PC para o periférico

1. O PC põe os dados em D0-D7 e indica que é ciclo de dados (HostAck =“1”) 2. O PC põe HostClk = “0” para indicar dados válidos

3. O periférico acusa a recepção (PeriphAck =“1”)

4. O PC muda HostClk (HostClk = “1”) para enviar os dados para o periférico 5. O periférico indica que está pronto para novo byte (PeriphAck =“0”) 6. O ciclo repete-se com HostAck =“0” para indicar ciclo de transferência de

Porto paralelo

• Transferência de informação do periférico para o PC

1. O PC pede uma transferência do periférico para o PC (ReverseRequest = 0) 2. O periférico acusa a recepção do pedido (AckReverse = “0”)

3. O periférico põe os dados em D0-D7 e indica que são dados com PheriphAck = “1”.

4. O periférico indica que são dados válidos (PheriphClk =“0”). 5. O PC acusa a recepção com HostAck =“1”

6. O periférico põe PheriphClk =“1” para transferir comandos

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Registo de controlo estendido Conf. R/W ecr 1026 Registo de configuração Conf. R/W cnfgB 1025 Registo de configuração Test R cnfgA 1024 FIFO de test ECP R/W Tfifo 1024 Fast Centr. EPP todos todos ECP SPP, byte Modo

FIFO de dados do ECP R/W

ecpDfifo 1024

FIFO de dados do porto paralelo R/W cFifo 1024 registo de controlo R/W dcr 2 registo de status R/W dsr 1

FIFO de endereços no modo ECP R/W ecpAfifo 0 Porto de dados R/W Data 0 Descrição R/W Nome Offset 2003/04 ©Helena Sarmento 32

Modo EPP (Enhanced Parallel Port)

• Modo bidireccional com alto desempenho, inicialmente desenvolvido pela Intel (cicuito integrado 82360), Xircom e Zenith.

• Permite transferência de dados e de endereços (multiplexados nas linhas D0-D7).

• A sinalização do tipo de um microprocessador.

• A identificação de um dispositivo deste tipo passa por uma negociação inicial num dos outros modos bidireccionais

Porto paralelo

Modo EPP (Enhanced Parallel Port)

• Define 4 tipos de ciclos de transferência iniciados pelo PC: 1. Leitura de dados

2. Escrita de dados 3. Leitura de endereços 4. Escrita de endereços

• Nos ciclos de leitura e escrita de endereços são passados endereços, informação de controlo e comandos.

• A taxa de transmissão pode ir de 500k a 2M bytes por segundo (aproxima-se do desempenho do barramento ISA ).

Porto paralelo

• Sinais no modo de EPP

Dados/endereços bidireccionais In/Out

D0 a D7 D0 a D7

Pode ser utilizado de diferentes formas In

ERROR

SELECT

PE

A “0”,indica que pode ser iniciado um ciclo de transferência de dados e a “1” que pode ser

terminado In

WAIT BUSY

Usado para o perférico gerar uma interrupção no PC

In INTR ACK

A “0”, faz reset do periférico Out

RESET INIT

A “0”, indica que uma operação de leitura ou escrita de endereços está a decorrer Out

ADDRSTB SELECTIN

A “0”, indica que uma operação de leitura ou escrita de dados está a decorrer Out

DATASTB AUTOFEED

A “0”, indica escrita e a “1” leitura Out WRITE STROBE Descrição In/Out Sinal Sinal SPP 2003/04 ©Helena Sarmento 35

Porto paralelo

• Registos no modo EPP

EPP EPP EPP SPP/EPP SPP/EPP SPP/EPP Modo

Pode ser utilizado ou não. Pode servir, por exemplo, para operações de I/O de 16 ou 32 bits 5-7

Para gerar ciclos de leitura e escrita de dados R/W

Dados EPP 4

Para gerar ciclos de leitura e escrita de endereços R/W

Endereços EPP 3

Usado para definir sinais de controlo W

Controlo (SPP) 2

Contém bits de status R Status (SPP) 1 Porto de dados do SPP W Dados (SPP) 0 Descrição R/W Nome Offset 2003/04 ©Helena Sarmento 36

Porto paralelo

• Ciclo de escrita de dados (EPP)

1. O PC escreve no registo de dados EPP (IOW = 0)

2. A linha de WRITE é actuada e os dados são disponibilizados em D0-D7 3. DataStrobe é activado pois o periférico tem WAIT = 0

4. O porto espera a indicação de dados lidos pelo periférico ( WAIT = 1) 5. DataStrobe é desactivado e o ciclo termina

6. O ciclo de I/O termina (IOW = 1) 7. Pode começar novo ciclo