Tema 4.4 Programación del puerto paralelo. Los ordenadores PC han estandarizado un tipo de interfaz para la comunicación con la impresora, conocida normalmente como CENTRONICS. Esta interfaz es capaz de enviar caracteres a la impresora de forma paralelo. Cada carácter está codificado en un b yte, del cuál cada bit se transmite por un terminal diferente. Existen otros terminales que conectan ordenador e impresora, que sirven para i ntercambiar información de control y de estado, a fin de implementar un sencil lo protocolo. Para realizar esta interfaz, los PCs disponen de unos elementos hardware específicos, denominados puertos de impresora o también puertos paralelo. En un PC pueden instalarse varios de estos puertos que se distinguen entre sí con los nombres LPT1, LPT2 y LPT3 (en algunos casos también LPT4). T odos ellos son idénticos, salvo que tienen asignadas diferentes direcciones en el mapa de entrada/salida. Cada uno de estos puertos ocupa tres direcciones del mapa de E/S: Puerto de Datos: De 8 bits, es donde la CPU escribe los datos que se envían a la impresora (caracteres). Puerto de Estado: Registro de 8 bits de donde la CPU puede conocer diversos aspectos del estado de la impresora (apagada, sin papel, etc). Se usan sólo 5 de los 8 bits. Puerto de Control: Registro de 8 bits donde la CPU puede escribir diversas señales que reconoce la impresora (validación de datos, inicialización, etc). Se usan 4 bits.
Estos tres registros ocupan posiciones consecutivas, por lo que basta con especificar la primera de ellas. El puerto de datos será el puerto base. La ROM-BIOS de los PCs contiene programas elementales para el manejo de estos puertos. En primer lugar, durante el proceso de arranque del ordenador, se detecta su presencia y se almacenan sus direcciones base en una zona de variables situada en el segmento 0040H (zona de variables del BIOS). En esta zona se pueden encontrar los siguientes datos: Printer_Base: En los offsets 0008H, 000AH, 000CH y 000EH, con 2 bytes cada uno u no de ellos, están las direcciones de E/S en las que se encuentran los puertos base de LPT1, LPT2, LPT3 y LPT4 respectivamente.
Lista de equipamiento: En el offset 0010H se encuentra una palabra que muestra de forma rudimentaria los dispositivos que se han encontrado en el arranque. Los bits 15 y 14 indican el número de puertos de impresora instalados.
Print_Tim_Out: En los offsets 0078H, 0079H, 007AH y 007BH se encuentran los valores de TIME_OUT asociados a cada puerto. Se trata de valores que se van a utilizar para establecer cuánto tiempo se va a esperar para determinar que la impresora no está disponible (está apagada, no tiene papel, etc).
Las direcciones del mapa de memoria de E/S en las que se suelen colocar los puertos de impresora son:
Impresora
Puerto de Datos
Puerto de Estado
Puerto de Control
LPT1
03BCh
03BDh
03BEh
LPT2
0378h
0379h
037Ah
LPT3
0278h
0279h
027Ah
El puerto paralelo, utilizado en general para el control de la impresión, maneja las señales que se muestran en la tabla siguiente. De todas ellas, las que normalmente intervienen en el protocolo de comunicación entre el PC y la impresora son BUSY y STROBE#. Algunas impresoras pueden no utilizar alguna de las señales descritas en la tabla. PUERTO
NOMBRE
Dir
Pin DB25
DATOS
D0..D7
S
2-9
8 terminales de datos. Desde D0 a D7.
ESTADO
BUSY
E
11
Un nivel alto indica que la impresora está ocupada y no puede recibir datos nuevos. También se pone a 1 en situaciones de error.
ACK#
E
10
Un nivel bajo indica que la impresora ha recibido un dato y está disponible para recibir uno nuevo.
PE
E
12
Un nivel alto indica que la impresora no tiene papel.
SLCT IN
E
13
Un nivel alto indica que la impresora está on-line.
ERROR#
E
15
Un nivel bajo indica que se ha producido un error en la impresora. No hay papel, mal funcionamiento, etc.
IRQEN
-
--
Flag que habilita o inhibe la generación de la interrupción IRQ7 cuando se activa la señal ACK#.
SELECT#
S
17
Activa a nivel bajo. Indica a la impresora que se ha seleccionado la impresora.
INIT#
S
16
A nivel bajo, envía un RESET a la impresora.
AUTOFD#
S
14
A nivel bajo, la impresora se encarga de hacer un salto de línea al recibir el carácter "retorno de carro".
STROBE#
S
1
Validación de datos. Cuando la impresora detecta un nivel bajo, acepta el dato.
CONTROL
DESCRIPCIÓN
El carácter # indica que la señal es activa a nivel bajo. El puerto de Datos Generalmente es sólo de salida, pues se diseñó para enviar caracteres a la impresora. Actualmente este puerto es bidireccional. La correspondencia entre los bits del registro de datos y las señales presentes en el conector DB25 del exterior es: BIT
7
6
5
4
3
2
FUNCIÓN
D7
D6
D5
D4
D3 D2 Tabla 3
1
0
D1
D0
El puerto de Estado Es un puerto de entrada. Está destinado a la lectura del estado de las líneas de interfaz con la impresora. La
señal BUSY es invertida antes de llegar al registro. La correspondencia entre los bits del registro de estado y las señales presentes en el conector DB25 del exterior es: BIT
7
6
5
4
3
2
1
0
FUNCIÓN
BUSY
ACK#
PE
SLCT
ERROR#
--
--
--
(inv.)
IN Tabla 4
El puerto de Control Es un puerto de salida destinado a la escritura de comandos sobre la impresora. Las señales SLCT#, AUTOFD# y STROB# son invertidas antes de llegar a los correspondientes terminales de conector externo. El bit 4 (IRQEN) no es una señal que corresponda a alguno de los terminales de la interfaz Centronics. Se trata de un flag que habilita o prohibe la generación de la interrupción IRQ7 cuando se activa la señal ACK#. Las rutinas del BIOS que se ocupan de la impresora no utilizan esta interrupción. La correspondencia entre los bits del registro de control y las señales presentes en el conector DB25 del exterior es: BIT
7
6
5
4
3
2
1
0
FUNCI N
--
--
--
IRQEN
SELECT#
INIT#
AUTOFD#
STROBE#
(inv.)
(inv.)
(inv.) Tabla 5
EL PUERTO DE IMPRESORA COMO CONTROL Y ADQUISICIÓN DE DATOS Un puerto es un mecanismo que conecta a un procesador con el mundo exterior. Por medio de un puerto, el procesador recibe una señal desde un dispositivo de entrada y envía una señal a un dispositivo de salida. Los puertos son identificados por sus direcciones en el intervalo 0000h-03FFh, lo que permite el uso de 1024 puertos en total. Las direcciones no son de memoria, están situadas en un mapa diferente de entrada/salida. Todo lo descrito en el apartado anterior define el funcionamiento del manejo de la impresora, a través de unos puertos. Pero estos mismos puertos se pueden ver de otra forma, sencillamente como tres puertos consecutivos de E/S un poco particulares. Para la comunicación con los puertos se utilizan las instrucciones IN y OUT de ensamblador. IN transfiere información desde un puerto de entrada al registro AL si es un byte, y al AX si es una palabra. El formato es: IN reg_acum, puerto OUT transfiere información a un puerto de salida desde el registro AL (byte) o el AX (palabra). El formato es: OUT puerto, reg_acum Si consideramos los puertos de datos, estado y control vistos anteriormente, los podemos ver de la siguie nte manera: D7
®
Dato 7
S7
¬
Busy (inv)
C7
--
--
D6
®
Dato 6
S6
¬
ACK#
C6
--
--
D5
®
Dato 5
S5
¬
PE
C5
--
--
D4
®
Dato 4
S4
¬
SLCT IN
C4
--
--
D3
®
Dato 3
S3
¬
ERROR#
C3
®
SELECT (inv)
D2
®
Dato 2
S2
--
--
C2
®
INIT#
D1
®
Dato 1
S1
--
--
C1
®
AUTOFD# (inv)
D0
®
Dato 0
S0
--
--
C0
®
STROBE# (inv)
Tabla 6 Es decir, disponemos de dos puertos de salida, uno de 8 bits y otro de 4 bits y un puerto de entrada de 5 bits para el propósito que nosotros decidamos, conociendo las direcciones que ocupan. Recordar el significado de las señales marcadas con "(inv)". Esto quiere decir que están invertida por hardware. Es decir, si se ejecuta la instrucción OUT 037AH, 0FFh se están poniendo a 1 todos los bits del registro del puerto de control, pero en el conector externo del puerto, el DB25, aparecería un 1 sólo en el pin 16 (INIT#), en los pines 1, 14 y 17 aparecería un cero (STROBE#, AUTOFD# y SELECT respectivamente). La distribución de señales en los pines del conector de salida del PC (hembra) se muestran a continuación:
Manejo de la interrupción del puerto paralelo. El bit 4 del puerto de control, según la tabla 5, se denomina IRQEN. Este bit habilita o permite que se produzca la interrupción asociada a la entrada ACK#. Cuando este bit está a 1 y la señal ACK# pasa del nivel lógico 1 al nivel 0 se produce una petición de interrupción, que es la IRQ7. En el diseño original del PC, IBM reservó 8 interrupciones hardware, comenzando por la interrupción 08h, para expansión de interrupciones, que son comúnmente conocidas como IRQ0 a IRQ7. Así la IRQ0 se corresponde con la interrupción 08h, la IRQ1 con la 09h, etc. La IRQ7 se corresponde pues con la 0Fh, estando sus vectores a partir de la dirección 0000:003Ch.
Para que una petición de una IRQ llegue a la CPU, ésta debe estar permitida, no enmascarada. El puerto 021h está asociado con la máscara de interrupciones de las IRQ. Para habilitar una determinada interrupción se deberá escribir un cero en la posición correspondiente, sin modificar el resto. Así, si lo que se quiere es permitir la IRQ7 habrá que poner a cero el bit más significativo del puerto 021h, como muestra el código siguiente: in al,021h ; lee la máscara de las IRQ and al, 01111111b ; impone un 0 en el bit más significativo, IRQ7. No modifica el resto out 021h, al ; escribe la máscara Con estas operaciones quedará habilitada la IRQ7. Una vez atendida de la forma que se haya previsto, el programa debe indicar a la CPU que la interrupción ya ha sido procesada, para ello debe escribir un 1 en el bit 5 del puerto 020h, es decir: mov al, 020h ; carga en al 0010 0000 b out 020h, al ; lo escribe en al puerto 020h Finalmente, tan sólo queda por activar el bit que permite que la señal ACK# genere una petición de IRQ7. Para ello se deberá poner a 1 el bit 4 del puerto de control , sin modificar el resto. Cuando no se quiera que se produzca una IRQ7, basta con poner a cero este bit. Al finalizar el programa, no sólo se deben restablecer los vectores de interrupción modificados, sino que también se debe inhibir la IRQ7, dejando la máscara del puerto 021h como estaba. Un programa que utilice la interrupción del puerto paralelo puede tener esta estructura, en lo que se refiere al manejo de dicha interrupción: Al comienzo: modificar vectores de la interrupción 0Fh (IRQ7) permitir la interrupción IRQ7, poner a 0 el bit 7 del puerto 021h Durante la ejecución, siempre que haga falta: habilitar la interrupción en el puerto de control, bit 4 repetir procesar la interrupción escribir 020h en el puerto 020h hasta que se deba inhibir inhibir la interrupción, poniendo un cero en el bit 4 del puerto de control Al terminar inhabilitar la IRQ7, poner a 1 el bit 7 del puerto 021h recuperar los vectores de interrupción anteriores
Bibliografía: Los microprocesadores xx86 y la arquitectura del PC. Antonio García Guerra. Ed. Sistemas y Servicios de Comunicación. Madrid 1995.
Lenguaje ensamblador y programación para PC IBM ® y compatibles. Peter Abel. Ed. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A..1996 The indispensable PC hardware book. Hans-Peter Messmer. Ed. Addison-Wesley. 1996
