Conectando Sistemas Embarcados

Prof. Eduardo Augusto Bezerra 

Faculdade de Informática, PUC-RS

Porto Alegre, Março de 2004

http://www.inf.pucrs.br/~eduardob/

3.a. Comunicação Paralela: IEEE 1284

• Nos primeiros PCs a porta paralela era um recurso bastante utilizado para conectar impressoras.

• Por ser bem mais rápida e simples de utilizar que a única outra porta padrão existente na época, a serial RS-232, a porta paralela se tornou a preferida também para acessar dispositivos externos e até mesmo para comunicação entre dois PCs.

• A porta paralela é ainda hoje a forma mais simples de acessar dispositivos externos em um computador pessoal padrão IBM-PC.

•  Infelizmente, com o passar dos anos, os engenheiros não satisfeitos com o padrão existente, acabaram criando outros padrões para a porta paralela, e a característica de simplicidade de utilização e instalação desse recurso se perdeu um pouco.  

• Basicamente existem no mercado três padrões para conectores e quatro padrões para funcionamento da porta paralela. Combinações dos três tipos de conectores com os quatro tipos de padrões de funcionamento tambem existem.  

• A confusão gerada por esses padrões e um grande responsavel pelos atrasos no desenvolvimento de sistemas utilizando portas paralelas. Um sistema desenvolvido para um determinado padrão pode vir a “quase” funcionar em um PC que utiliza uma porta paralela “um pouco” diferente daquela onde o sistema foi desenvolvido e testado.  

• Antes da definição do padrão IEEE 1284, as portas paralelas eram classificadas em 4 tipos: Standard Parallel Port (SPP), Enhanced Parallel Port (EPP), Extended Capabilities Ports (ECP) e Bi-directional Parallel Ports (ou PS-2).  

• A maioria dos computadores modernos utiliza ECP, que consegue emular protocolos antigos.  

• Esse padrão possibilita tambem utilização da porta de forma bi-direcional, o que nao era possível nos primeiros padrões existentes. Essa caracteristica bi-direcional tornou a porta paralela uma forma bastante simples e eficiente para acesso a dispositivos externos.  

• As figuras a seguir mostram a pinagem de uma porta paralela e conector quando utilizada para envio de dados para uma impressora, e tambem os pinos a serem conectados para a transferência de dados entre dois computadores.  

• Dos 25 pinos existentes no conector, 17 são utilizados para transferência de dados e controle, e os 8 restantes para aterramento.

•  A tabela a seguir mostra a pinagem do conector de acordo com o padrão IEEE 1284-A (existem ainda os padrões B e C), em todos os modos de operação.

•     Um problema fisico em um cabo paralelo e a interação entre os fios. As transições bruscas nos sinais trafegando nos fios causam interferencia no sinal Quanto mais longo o cabo, maior a degradação. Um comprimento máximo recomendavel para um cabo paralelo e de 10 metros.  

•     Cada porta paralela em um PC possui um endereço base único. No PC original, IBM utilizou os endereços 03BCH, 0378H e 0278H. Esses endereços foram mantidos e utilizados ate hoje.  

•     Esses endereços base são normalmente ocultados do programador, e os programas e sistemas operacionais, normalmente, utilizam os labels LPT1, LPT2 e LPT3. O label PRN e associado a porta LPT1.

•     Os labels são atribuidos as portas paralelas pelo sistema no momento da inicialização (boot). Uma rotina na BIOS do PC procura as portas paralelas em cada um dos três endereços pre-definidos na ordem utilizada acima. A primeira porta encontrada recebe o label LPT1, e assim sucessivamente. Por exemplo, caso nao exista nenhuma porta nos endereços 03BCH e 0378H, o label LPT1 será associado a porta no endereço 0278H (se existir uma porta nesse endereço).

•     Cada porta paralela possui um conjunto de três registradores utilizados na sua operação. O primeiro registrador, localizado no endereço base da porta, e utilizado para armazenar dados (recebidos ou enviados). Trata-se do Registrador de Dados.

•     Cada um dos 8 bits desse registrador esta ligado a cada um dos 8 pinos de dados do conector da porta paralela para interface com o mundo exterior. A correspondencia e direta: o bit mais significativo do registrador esta conectado ao bit mais significativo do conector.

•     Quando o microprocessador (ex. Pentium) escreve um dado no endereço base de uma das portas paralelas (ex. 0378H), o registrador mantêm esse valor internamente (no registrador) e externamente (nos pinos do conector), ate que um novo dado seja escrito pelo microprocessador.

•     O segundo registrador de uma porta paralela e utilizado pelo PC para monitorar o que esta acontecendo no conector. Trata-se do Registrador de Status.  

•     Os 5 bits mais significativos correspondem aos sinais que aparecem no conector da porta paralela. Na sua utilização original (impressão), o bit 7 indica a condição de impressora ocupada; o bit 6 ACK; o bit 5 indica falta de papel; bit 4 indica select; e o bit 3 indica erro. Os três bits menos significativos nao possuiam nenhuma função em especial na porta paralela do PC original.

•      Se o endereço base da porta paralela e o 0378H, por exemplo, entao o Registrador de Status estara no endereço 0379H.  

•     O terceiro registrador (endereço 037AH para endereço base 0378H), e utilizado no PC original para envio de comandos para a impressora. O Registrador de Controle de Impressora envia comandos utilizando seus 5 bits menos significativos.

•     O bit 4 desse registrador e de algum interesse para acionamento de dispositivos externos, pois pode ser utilizado na geração de interrupções. Colocando esse bit em 1 faz com que o dispositivo possa gerar uma interrupção disparada pelo sinal ACK no Registrador de Status. Ao receber essa interrupção o microprocessador, dependendo da configuração do sistema, poderá interromper um processamento para atender os eventos na porta paralela.

•     O padrão EPP introduz 5 novos registradores aos 3 existentes. Esses registradores estao localizados nos 5 endereços seguintes aos 3 utilizados pelos registradores convencionais. Esses novos registradores nao são descritos pois os 3 registradores convencionais são suficientes, no contexto desse curso, para acessos aos dispositivos externos.  

•     O padrão ECP tambem introduz um novo esquema que permite o endereçamento de ate 128 dispositivos conectados a porta paralela. Quando o PC deseja enviar dados para um determinado dispositivo, um comando e enviado para a porta paralela, contendo o endereço do dispositivo desejado. Quando um dispositivo padrão ECP recebe o comando, o endereço recebido e comparado com seu proprio endereço, ignorando o dado recebido no caso dos endereços serem diferentes.

•     A seguir um resumo dos dados necessarios para a utilização da porta paralela para acesso a dispositivos externos.

Pinagem da porta paralela (femea):

S = Registrador de Status, D = Registrador de Dados, C = Registrador de Controle

Os pinos 18 a 25 são terra (GND)

Registrador de Controle (end. Base + 1):

Registrador de Status (end. Base + 2):

* Registradores de controle internos