Выход lpt. Что такое «LPT» порт и для чего он нужен

На Хабре об управлении лампой через интернет, появилась идея управлять освещением дома с компьютера, а так как у меня уже настроено управление компьютером с сотового телефона, то это значит, что и светом можно будет управлять с того же телефона. После демонстрации статьи одному из моих коллег по работе, он сказал, что ему это как раз и нужно. Так как он часто за фильмами, которые смотрит на компьютере, засыпает. Компьютер через некоторое время после окончания фильма тоже засыпает и отключает монитор, а вот свет в комнате остается включённым. Т.е. было решено, что вещь это полезная, и я начал собирать информацию и детали для этого чуда.
Остальная информация под habracut (осторожно много картинок - трафик).

Схема устройства

За исходную схему была взята одна из схем , найденных в Internet и выглядела она вот так:

Но только с небольшим изменением: между 1-ым пином оптопары 4N25 и 2-ым пином LPT был добавлен резистор на 390 Ом, и еще добавлен светодиод для индикации включения. Схема была собрана в тестовом режиме, т.е. просто соединена проводами так как нужно и проверена. В этом варианте она просто включала и выключала старый советский фонарик.
Было решено, что если уже делать управление, то не для одного устройства, а минимум на 4 устройства (из расчёта: одна лампа на столе, люстра на два выключателя, запасная розетка). На данном этапе стало необходимо построение полной схемы устройства, начался выбор различных программ.
Были установлены:

KiCAD
Eagle

Посмотрев все их них я остановился на Eagle, так как в его библиотеке были «похожие» детали. Вот что получилось в нем:

На схеме использован порт DB9 т.е. обычный COM порт, это сделано из соображений экономии как места на плате, так и самих разъёмов (COM"вские у меня были), а так как мы будем использовать только 5 проводников, то этого нам хватит с запасом. Таким образом делаем еще и переходник с DB25 (LPT) на DB9 (COM), в моем случае делается он следующим образом:
LPT 2-9 pin = COM 1-8 pin - это управляющие пины данных;
LPT 18-25 pin (зачастую они соединены между собой) = COM 9 pin - это наша земля.
Так же в схеме используется дополнительное питание на 12В для питания реле, по плану это будет простое китайское зарядное или может быть крона на 9В (одно реле срабатывает нормально, надо проверить на 4 одновременно). Отдельное питание и гальваническая развязка с помощью оптопары используется для того чтобы обезопасить порт компьютера. При желании можно конечно запитаться от 12В блока питания компьютера, но это каждый делает сам и на свой страх и риск.

Необходимые детали для создания устройства

COM порт - 1 шт
коннектор питания - 1 шт
светодиод зелёный - 4 шт
оптопара 4n25 - 4 шт
посадочное место под оптопару (у меня было только на 8 ног) - 4 шт
резистор 390 Ом - 4 шт
резистор 4,7 кОм - 4 шт
транзистор КТ815Г - 4 шт
реле HJR-3FF-S-Z - 4 шт
зажимы на 3 контакта - 4 шт
фольгированный текстолит

Подготовка схемы печатной платы

Попытавшись использовать Eagle для подготовки печатной платы я понял, что это будет сложновато и решил найти более простой вариант. Этим вариантом стала программа sprint layout 5 пусть она и в исполнении для windows, но без проблем запускается в wine под linux. Интерфейс у программы интуитивно понятный, на русском языке и в программе имеется достаточно понятная помощь (help). Поэтому все дальнейшие действия по разработке печатной платы производились в sprint layout 5 (далее SL5).
Хоть и многие используют данную программу для разработки плат своих устройств, в ней не оказалось необходимых мне деталей (даже в куче скачанных коллекций макросов). Поэтому пришлось сначала создать недостающие детали:

COM порт (тот что был не совпал с моим, по отверстиям крепления)
гнездо питания
зажим на три контакта
реле HJR-3FF-S-Z

Вид этих деталей:

После добавления необходимых деталей началось само проектирование печатной платы. Проходило оно в несколько попыток, было их около пяти. Каждый вариант платы печатался на картоне прокалывались отверстия и в них вставлялись детали. Собственно так и было выяснено, что мой COM порт не совпадает с тем который был в SL5. Так же всплыла небольшая ошибка в схеме реле - реально корпус реле был сдвинут на 2-3 мм. Естественно все ошибки были исправлены.
На первом печатном варианте выяснилось еще и не правильное подключение транзистора, были перепутаны два контакта.
После всех исправлений и подгонок получилось плата следующего вида:

В SL5 есть функция «Фотовид» для просмотра платы, вот как она выглядит в нем:

На финальном варианте платы будут еще немного подправлены дорожки, а в остальном она выглядит так же.

В SL5 так же есть удобный вариант печати платы, можно скрывать не нужные слои и выбирать цвет печати каждого слоя, что очень пригодилось.

Подготовка печатной платы

Плату решено было делать методом ЛУТ (лазерно-утюговая технология). Далее весь процесс в фото.

Вырезаем необходимого размера кусок текстолита.

Берем самую мелкую наждачку и аккуратно зачищаем медную поверхность.

После зачистки поверхности её необходимо промыть и обезжирить. Промывать можно водой, а обезжиривать ацетоном (в моем случае это был растворитель 646).
Далее печатаем на лазерном принтере на мелованной бумаге нашу плату, не забыв в принтере установить самую жирную печать (без экономии тонера). Этот вариант получился немного не удачным, так как размазался тонер, но другая попытка была в самый раз.

Теперь необходимо перенести рисунок с бумаги на текстолит. Для этого вырезаем рисунок и прикладываем его к текстолиту, стараемся его выровнять как нужно и после этого прогреваем утюгом. Необходимо тщательно прогреть всю поверхность, что бы тонер расплавился и прилип к медной поверхности. Потом даем плате немного остыть и идём мочить её под струей воды. Когда бумага достаточно хорошо промокнет её необходимо отделить от платы. На плате останется только прилипший тонер. Выглядит это так:

Далее необходимо подготовить раствор для травления. Я использовал для этого хлорное железо. На банке с хлорным железом написано, что раствор необходимо делать 1 к 3. Я немного отступил от этого и сделал 60 г хлорного железа на 240 г воды, т.е. получилось 1 к 4, не смотря на это травление платы происходило нормально, только немного медленнее. Обратите внимание на то, что процесс растворения сухого хлорного железа в воде идёт с выделением тепла, поэтому всыпать его в воду необходимо небольшими порциями и размешивать. Естественно для травления необходимо использовать не металлическую посуду, в моем случае это была пластиковая ёмкость (вроде от селёдки). У меня получился вот такой раствор:

Перед тем как опустить плату в раствор, я с помощью скотча приклеил к её обратной стороне леску, что бы было удобнее доставать и переворачивать плату. Если раствор попадет на руки надо быстро его смыть с мылом (мыло его нейтрализует), но пятна могут все равно остаться, все зависит от конкретных условий. Пятна с одежды вообще не выводятся, но мне повезло этого не проверить на себе. Погружать плату в раствор надо медью вниз и не всю плашмя, а под углом. Время от времени плату желательно очищать от отработки, так как она мешает дальнейшему травлению. Делать это можно при помощи ватных палочек.

Весь процесс травления у меня занял 45 минут, хватило бы и 40 минут, но я был просто занят ещё одним делом.
После травления промываем плату с мылом отрываем скотч с леской и получаем:

Внимание! Не выливайте раствор хлорного железа в раковину (канализацию) - это может повредить металлические детали раковины, да и вообще раствор может ещё пригодиться.
Далее нам необходимо смыть тонер, это успешно делается тем же растворителем 646, который использовался для обезжиривания (долгий контакт растворителя с кожей может её повредить).

Следующим шагом является сверление отверстий. У меня на плате предусмотрены были отверстия 1мм и 1.5 мм изначально, так как найти более тонких свёрл не удалось. Так же найти у нас в городе цанговый патрон для крепления его на электромоторчик не удалось, поэтому все делалось большой дрелью.

Первое устройство подошло

На первый раз я взял только два сверла, а при использовании такой дрели этого оказалось мало. Одно сверло сломалось, а второе погнулось. Все что я успел просверлить в первый день:

На следующий день я купил пять свёрл. И их как раз хватило, так как если они не ломаются (кстати из пятёрки сломал только одно), то тупятся, а при сверлении тупыми - портятся дорожки, медь начинает отслаиваться. После полного сверления платы получаем:

После сверления необходимо провести лужение платы. Для этого я использовал старый способ - паяльник, флюс ТАГС и олово. Хотелось попробовать с использованием сплава Розе, но его не найти у нас в городе.

После лужения получаем следующий результат:

Далее необходимо промыть плату для удаления остатков флюса, так как ТАГС водоотмывной, то делать это можно или водой или спиртом. Я сделал что-то среднее - отмывал старой водкой и протирал ватными палочками. После всех этих действий наша плата готова.

Монтаж деталей

Для проверки правильности платы изначально собираю только одну(из четырёх) линию деталей, мало ли где закралась ошибка.

После монтажа деталей идём и подключаем устройство к компьютеру через LPT, для этого спаян переходник с DB25(LPT) на DB9(COM) в следующем виде:

2 пин DB25 к 1 пину DB9
3 пин DB25 к 2 пину DB9
4 пин DB25 к 3 пину DB9
5 пин DB25 к 4 пину DB9
6 пин DB25 к 5 пину DB9
7 пин DB25 к 6 пину DB9
8 пин DB25 к 7 пину DB9
21 пин DB25 (можно любой с 18 по 25) к 9 пину DB9

Так как в качестве провода использовалась обычная витая пара, то не хватило одного проводка, но для данного устройства достаточно только пяти проводов, так что данный вариант подходит. В качестве включаемой нагрузки у нас выступает простой советский фонарик. Ну и в качестве блока питания - универсальный китайский блок питания (4 коннектора и питание от 3 до 12 в). Вот все в сборе:

А вот уже устройство работает:

На этом закончился ещё один вечер и монтаж остальных деталей был оставлен на следующий день.

А вот и уже полностью собранное устройство:

Ну и небольшое видео о том как это работает (качество не очень, не было чем снять нормально)

Вот и все, осталось только найти нормальный корпус для устройства и запускать его в дело.

Программная часть

Естественно для управления LPT портом нужно какое-то ПО, но так как у меня дома linux, то было решено просто написать простейшую программку самому, а в последствии её уже дописать и адаптировать как надо. Выглядела она примерно так:
#include
#include
#include
#include
#define BASE 0x378
#define TIME 100000
int main ()
{
int x = 0x0F;
int y = 0x00;
if (ioperm (BASE, 1, 1))
{
perror ("ioperm()");
exit (77);
}
outb (x, BASE);
return 0;
}

Данная программка отправляет в LPT порт 0x0F = 00001111, т.е. подает 1 на 2-5 пины (Data0-Data3), а это и есть наше управляющее напряжение между 2-5 пинами и землей (18-25 пины), таким образом будут включаться все четыре реле. Точно так же действует программа для отправки 0x00 в порт для отключения, просто вместо x отправляется y - outb (y, BASE). Еще можно прочитать состояние порта:
#define BASEPORT 0x378 /* lp1 */
...
printf("статус: %d\n", inb(BASEPORT));
...

Единственный нюанс этой программки в том, что её необходимо выполнять от root, так как простому пользователю не доступна функция ioperm. Думаю, как решать такую проблему можно не рассказывать, каждый выберет более подходящий ему вариант.

В последствии программа была доработана так, что бы передавая ей параметры командной строки можно было указывать с каким устройством и что сделать.
Вывод «sw --help»:
Программа для управления реле через LPT порт.
У программы может быть один или два параметра.
Формат параметров: sw [номер устройства] [действие]
номер устройства - от 1 до 8
действие - "on", "off", "st" - включение, выключение, статус
Пример: "sw 2 on" для включения второго устройства или "sw --help" для вывода помощи

PS если кому понадобится, то потом могу где-нибудь выложить файл схемы платы в sl5 и исходник программки управления.

Скачать распиновку порта принтера:

IEEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, англ. Line Print Terminal, LPT) - международный стандарт параллельного интерфейса

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. Интерфейс Centronics и стандарт IEEE 1284

Параллельный порт Centronics - порт, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, разработан фирмой Centronics Data Computer Corporation; уже давно стал стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не стандартизирован.

Изначально этот порт был разработан только для симплексной (однонаправленной) передачи данных, так как предполагалось, что порт Centronics должен использоваться только для работы с принтером. Впоследствии разными фирмами были разработаны дуплексные расширения интерфейса (byte mode, EPP, ECP). Затем был принят международный стандарт IEEE 1284, описывающий как базовый интерфейс Centronics, так и все его расширения.

Виды Разъёмов паралельного порта

Кабельный 36-контактный разъём Centronics для подключения внешнего устройства (IEEE 1284-B)

25-контактный разъём DB-25, используемый как LPT-порт на персональных компьютерах (IEEE 1284-A)

Порт на стороне управляющего устройства (компьютера) имеет 25-контактный 2-рядный разъём DB-25-female ("мама") (IEEE 1284-A). Не путать с аналогичным male-разъёмом ("папа"), который устанавливался на старых компьютерах и представляет собой 25-пиновый COM-порт.

На периферийных устройствах обычно используется 36-контактный микроразъем ленточного типа Centronics (IEEE 1284-B), поэтому кабели для подключения периферийных устройств к компьютеру по параллельному порту обычно выполняются с 25-контактным разъёмом DB-25-male на одной стороне и 36-контактным IEEE 1284-B на другой (AB-кабель). Изредка применяется AC-кабель с 36-контактным разъемом MiniCentronics (IEEE 1284-C) .

Существуют также CC-кабеля с разъёмами MiniCentronics на обоих концах, предназначенные для подключения приборов в стандарте IEEE 1284-II, который применяется редко.

Длина соединительного кабеля не должна превышать 3 метров. Конструкция кабеля: витые пары в общем экране, либо витые пары в индивидуальных экранах. Изредка используются ленточные кабели.

Для подключения сканера, и некоторых других устройств используется кабель, у которого вместо разъема (IEEE 1284-B) установлен разъем DB-25-male. Обычно сканер оснащается вторым интерфейсом с разъемом DB-25-female (IEEE 1284-A) для подключения принтера (поскольку обычно компьютер оснащается только одним интерфейсом IEEE 1284).

Схемотехника сканера построена таким образом, чтобы при работе с принтером сканер прозрачно передавал данные с одного интерфейса на другой. Физический интерфейс

Интерфейс разъема

Базовый интерфейс Centronics является однонаправленным параллельным интерфейсом, содержит характерные для такого интерфейса сигнальные линии (8 для передачи данных, строб, линии состояния устройства).

Данные передаются в одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью однонаправленным его назвать нельзя. Так, 4 обратные линии используются для контроля за состоянием устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного очерёдного использования нескольких устройств требуется дополнительно применять селектор.

Скорость передачи данных может варьироваться и достигать 1,2 Мбит/с.

Стандартные шнуры провода кабеля Centronics IEEE 1284 Printer lpt:

Упрощённая таблица - схема сигналов интерфейса Centronics LPT - разъема

Контакты DB-25 IEEE 1284-A	Контакты Centronics IEEE 1284-B	Обозначение	Примечание	Функция
1	1	Strobe	Маркер цикла передачи (выход)	Управление Computer
2	2	Data Bit 1	Сигнал 1 (выход)	Данные Computer
3	3	Data Bit 2	Сигнал 2 (выход)	Данные Computer
4	4	Data Bit 3	Сигнал 3 (выход)	Данные Computer
5	5	Data Bit 4	Сигнал 4 (выход)	Данные Computer
6	6	Data Bit 5	Сигнал 5 (выход)	Данные Computer
7	7	Data Bit 6	Сигнал 6 (выход)	Данные Computer
8	8	Data Bit 7	Сигнал 7 (выход)	Данные Computer
9	9	Data Bit 8	Сигнал 8 (выход)	Данные Computer
10	10	Acknowledge	Готовность принять (вход)	Состояние Printer
11	11	Busy	Занят (вход)	Состояние Printer
12	12	Paper End	Нет бумаги (вход)	Состояние Printer
13	13	Select	Выбор (вход)	Состояние Printer
14	14	Auto Line Feed	Автоподача (выход)	Управление Computer
15	32	Error	Ошибка (вход)	Состояние Printer
16	31	Init	Инициализация (выход) Initialize Printer (prime-low)	Управление Computer
17	36	Select In	Управление печатью (выход) Select Input	Управление Computer
18-25	16-17, 19-30	GND	Общий	Земля

Распайку порта Centronics IEEE 1284 Printer Cable lpt - com9 можно и в виде картинки-изображения

Современный персональный компьютер никогда не приобрёл бы такую огромную популярность, выполняй он только вычислительные функции. Нынешний ПК – это многофункциональное устройство, при помощи которого, пользователь может не только проводить какие-либо расчёты, но также выполнять ещё массу различных дел: распечатывать текст, управлять внешними устройствами, связываться с другими пользователями с помощью компьютерных сетей и т. д. Все эта огромная функциональность достигается при помощи дополнительных устройств – периферии, которые подключаются к персональному компьютеру посредством специальных разъёмов, называемыми портами.

Порты персонального компьютера

Порт – электронное устройство, выполняемое прямо на материнской плате ПК или на дополнительных платах, устанавливаемых в персональный компьютер. Порты имеют уникальный разъем для подключения внешних устройств – периферии. Предназначены они для обмена данными между ПК и внешними устройствами (принтерами, модемами, цифровыми фотоаппаратами и т. д.). Довольно часто, в литературе можно встретить ещё одно название для портов – интерфейсы .

Все порты можно условно разбить на две группы:

Внешние - для подключения внешних устройств (принтеры , сканеры , плоттеры , устройства видеоизображения , модемы и т. п.);
Внутренние - для подключения внутренних устройств (жёсткие диски , платы расширения).

Внешние порты персонального компьютера

PS/2 - порт для подключения клавиатуры ;
PS/2 - порт для подключения "мышки ";
Ethernet - порт для подключения локальной сети и сетевых устройств (роутеров, модемов и др.);
USB - порт для подключения устройств внешней периферии (принтеров, сканеров, смартфонов и др.);
LPT - параллельный порт. Служит для подключения ныне устаревших моделей принтеров, сканеров и плотеров;
COM - последовательный порт RS232. Служит для подключения устройств типа dial-up модемов и старых принтеров. Ныне устарели, практически не используется;
MIDI - порт для подключения игровых консолей, midi клавиатур, музыкальных инструментов с таким же интерфейсом. В последнее время практически вытеснен USB-портом;
Audio In - аналоговый вход для линейного выхода звуковых устройств (магнитофонов, плееров и др.);
Audio Out - выход аналогово звукового сигнала (наушники, калонки и др.);
Mikrophone - микрофонный выход для подключения микрофона;
SVGA - порт для подключения устройств видеоотображения: мониторов, современных LED, LCD и плазменных панелей (этот тип разъёма является устаревшим);
VID Out - порт используется для вывода и ввода низкочастотного видеосигнала;
DVI - порт для подключения устройств видеоотображения, более современнее чем SVGA.

Последовательный порт (COM-порт)

Один из самых старых портов, устанавливаемых в ПК на протяжении уже более 20 лет. В литературе довольно часто можно встретить его классическое наименование – RS232 . Обмен данными при помощи его происходит в последовательном режиме, то есть линии передачи и приёма – однобитные. Таким образом, информация, которая передаётся от компьютера к устройству или наоборот, разделяется на биты, которые последовательно следуют друг за другом.

Скорость передачи данных , обеспечиваемая этим портом не велика, и имеет стандартизованный ряд: 50, 100, 150, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 38400, 57600, 115200 Кбит/сек.

Использовался последовательный порт для подключения к ПК таких «медленных» устройств, как первые принтеры и плоттеры, dial-up модемы, манипуляторы «мышь» и даже для связи компьютеров между собой. Как бы ни была медленной его скорость, для того, чтобы соединить устройства между собой требовалось всего три провода – настолько простым был протокол обмена данными. Понятно, что для полноценной работы требовалось большее количество проводников в шнуре.

На сегодняшний день последовательный порт практически уже не используется и полностью вытеснен более молодым, но и более скоростным «собратом» - USB-портом . Следует, правда, отметить, что некоторые производители все ещё комплектуют COM-портом свои материнские платы. Однако, само наименование - «последовательный порт» до сих пор используется разработчиками программного обеспечения. Так, например, Bluetooth-устройства, порты сотовых телефонов часто представляются именно, как «последовательный порт». Это, возможно, несколько сбивает с толку, но сделано это по той причине, что передача данных в них тоже осуществляется последовательно, но на более высокой скорости.

Если по какой-то причине вам может потребоваться COM-порт, а на вашем ПК его нет, то для это цели можно воспользоваться переходником, который подключается к современному USB-порту, имеющемуся на всех современных ПК, а с другой стороны у такого переходника имеется разъем последовательного порта. Есть, правда, одно ограничение, если программное обеспечение обращалось напрямую к «железу» настоящего COM-порта, то работать с таким переходником оно не будет. В этом случае необходимо приобретать специальную плату, которая устанавливается внутрь вашего ПК.

Конструктивно, последовательный порт ПК имеет разъем типа «папа» (с торчащими штырьками):

На сегодняшний день, 25-ти штырьковый разъем последовательного порта практически вышел из употребления и уже несколько лет не устанавливается на ПК. Если производитель снабжает материнскую плату COM-портом, то это 9-ти контактный разъем типа DB9.

Представляет собой интерфейс для подключения таких устройств, как принтеры, сканеры и плоттеры.

Позволяет одновременно передавать 8 бит данных, правда в одном направлении – от компьютера к периферии. В дополнении к этому, имеет 4 управляющих бита (так же как и в случае с битами данных, управляющие биты передаются от ПК к внешнему устройству), и 4 бита состояния (эти биты компьютер может «прочитать» из устройства).

В последние годы, LPT-порт усовершенствовали, и он стал двухсторонним, то есть биты данных стало возможным передавать через него в обе стороны. На сегодняшний день устарел и практически не используется, хотя производители материнских плат все ещё включают его в её состав.

Энтузиасты и радиолюбители часто используют этот порт для управления какими-либо нестандартными устройствами (поделки и пр.).

USB-интерфейс

USB – это сокращение полного названия порта – universal serial bus («универсальная последовательная шина»).

На сегодняшний день это один из самых широко используемых портов на персональном компьютере. И это не случайно – его технические характеристики и простота использования действительно впечатляют.

Скорость обмена данными для интерфейса USB 2.0 может достигать - 480 Мбит/сек, а интерфейса USB3.0 – до 5 Гбит/сек (!).

Причём, все версии этого интерфейса совместимы между собой. То есть устройство использующее интерфейс 2.0 может быть подключено к порту USB3.0 (порт в этом случае автоматически понизит скорость до нужного значения). Соответственно, устройство использующее порт USB 3.0 может быть подключено к порту USB 2.0. Единственное условие, если для нормальной работы требуется скорость выше, чем максимальная скорость USB 2.0, то нормальное функционирование периферийного устройства будет в этом случае не возможно.

Кроме этого, популярность данного порта обусловлена ещё и тем, что разработчики заложили в него одну, очень полезную особенность – данный порт может служить источником электропитания , для подключённого к нему внешнего устройства. В этом случае не требуется дополнительный блок для подключения к электрической сети, что очень удобно.

Для версии порта USB 2.0 максимальный потребляемый ток может достигать значения в 0.5A, а в версии USB3.0 – 0.9А. Превышать указанные значения не рекомендуется, так как это приведёт к выходу интерфейса из строя.

Разработчики современных цифровых устройств, все время стремятся к минимизации. Поэтому, конструктивно данный порт может иметь кроме стандартного разъёма, ещё и мини-вариант для миниатюрных устройств – mini-USB . Никаких принципиальных отличий от стандартного USB-порта кроме конструкции самого разъёма mini-USB не имеет.

Практически все современные устройства имеют USB-порт для подключения к ПК. Лёгкость установки – подключенное устройство распознаётся операционной системой практически сразу после присоединения, даёт возможность пользоваться таким портом без специальных «компьютерных» знаний. Принтеры, сканеры, цифровые фотоаппараты, смартфоны и планшеты, внешние накопители – это лишь небольшой список периферийного оборудования, которое сейчас использует этот интерфейс. Простой принцип – «воткнул и работай» сделали данный порт поистине бестселлером среди всех имеющихся на сегодняшний день интерфейсов персонального компьютера.

Порт Fire-Wire (Другие названия - IEEE1394, i-Link)

Этот вид интерфейса появился сравнительно недавно – с 1995 года. Представляет собой высокоскоростную шину последовательного типа. Скорость передачи данных может достигать - до 400 Мбит/сек в стандарте IEEE 1394 и IEEE 1394a, 800 Мбит/сек и 1600 Мбит/сек - для стандарта IEEE1394b.

Изначально этот интерфейс был разработан, как порт для подключения внутренних накопителей (типа SATA), но лицензионная политика компании Apple – одного из разработчиков этого стандарта, требовала выплаты за каждый чип контроллера. Поэтому, на сегодняшний день лишь небольшое количество цифровых устройств (некоторые модели фотоаппаратов и видеокамер) снабжены данным видом интерфейса. Широкого распространения этот вид порта так и не получил.

Значение этого интерфейса трудно переоценить, как правило, именно он используется для подключения персонального компьютера к локальной сети или для выхода в интернет в большинстве случаев. Практически все современные ПК, ноутбуки и нетбуки оборудованы встроенным в материнскую плату Ethernet-портом. В этом нетрудно убедиться, если осмотреть внешние разъёмы.

Для подключения внешних устройств используется специальный , имеющий с обоих концов одинаковые разъёмы – RJ-45 , содержащие восемь контактов.

Кабель симметричен, в связи с чем, порядок подключения устройств значения не имеет – к любому из идентичных разъёмов кабеля можно подключить любое устройство на выбор – ПК, роутер, модем и т. п. Маркируется аббревиатурой - UTP, общепринятое название – «витая пара» . В большинстве случаев как для домашнего, так и для офисного использования применяют кабель пятой категории марки UTP-5 или UTP-5E.

Скорость передаваемых по Ethernet-соединению данных зависит от технических возможностей порта и составляет 10 Мбит/сек, 100 Мбит/сек и 1000 Мбит/сек. Следует понимать, что эта пропускная способность является теоретической, и что в реальных сетях она несколько ниже в виду особенностей работы Ethernet-протокола передачи данных.

Также, следует иметь в виду, что далеко не все производители устанавливают в свои Ethernet-контроллеры быстродействующие чипы, так как они весьма дороги. Это приводит к тому, что на практике, реальная скорость передачи данных значительно ниже, указанной на упаковке или в спецификации. Как правило, практически все Ethernet-карты совместимы между собой и сверху вниз. То есть более новые модели, имеющие возможность подключения на скорости в 1000 Мбит/сек (1 Гбит/сек), без проблем будут работать со старыми моделями, на скоростях 10 и 100 Мбит/сек.

Для визуального контроля целостности подключения Ethernet-порт имеет индикаторы Link и Act . Индикатор Link - горит зелёным цветом при правильном и работающем физическом подключении, т. е. кабель между устройствами подключён, он целый, порты рабочие. Второй индикатор Act («активность») имеет, как правило, оранжевое свечение и мигает во время передачи или приёма данных.

Внутренние порты персонального компьютера

Как уже было сказано выше, внутренние порты предназначены для подключения такой периферии, как накопители на жёстких дисках, CD и DVD-ROM , «карт-ридеры» , дополнительные COM и USB порты и т. п. Находятся внутренние порты либо на материнской плате , либо на дополнительных платах расширения, устанавливаемых в системную шину.

Ныне устаревший интерфейс для подключения старых моделей накопителей на жёстких дисках («винчестеров», HDD). После создания SATA-интерфейса, получил название PATA-интерфейса, или сокращённо – ATA. PATA – ParallelAdvanced Technology Attachment . Это параллельный интерфейс передачи данных для подключения накопителей был разработан в середине 1986 года знаменитой теперь компанией WesternDigital.

В зависимости от производителя, материнская плата может содержать от одного до четырёх IDE-каналов. Современные производители, как правило, оставляют всего один IDE-порт для совместимости, а в последнее время и он исключён из состава материнской платы, будучи полностью вытеснен современным интерфейсом SATA.

Скорость передачи данных в последней версии интерфейса EnhancedIDE может достигать - 150 Мбит/сек. Подключение устройств осуществляется при помощи IDE-кабеля, имеющего 40 или 80 жил для старого или нового типа интерфейса соответственно.

Как правило, при помощи одного кабеля можно подключить до двух устройств одновременно к одному порту IDE. В этом случае, при помощи перемычек на накопителях, определяющих «старшинство» устройств работающих в паре, выбирается режим работы – на одном устройстве – «мастер» (master) , а для другого «подчинённый» (slave) .

Подключать можно как однотипные устройства, например, два накопителя на жёстких дисках или два DVD-ROM, так и разные в любых сочетаниях – DVD-ROM и HDD или CD-ROM и DVD-ROM. Разъём для подключения значения не имеет, следует лишь обратить внимания, что два разъёма для подключения периферии смещены для удобства к одному из концов шлейфа.

Следует также иметь в виду, что подключив «быстрое» устройство, рассчитанное на 80-ти жильный кабель при помощи старого 40-ка жильного кабеля, вы сильно снизите скорость обмена. Кроме этого, если одно из устройств в паре имеет старый (медленный) интерфейс ATA, то скорость передачи данных в этом случае будет определяться именно скоростью работ этого устройства.

При наличии двух портов IDE и двух накопителей внутри ПК, для увеличения скорости обмена данными необходимо подключать каждый накопитель на отдельный порт IDE.

Этот интерфейс является развитием своего предшественника интерфейса IDE, с той лишь разницей, что в отличие от своего «старшего товарища» он является не параллельным, а последовательным интерфейсом. SATA – SerialATA.

Конструктивно он имеет всего семь проводников для своей работы и намного меньшую площадь как самого разъёма, так и связующего кабеля.

Скорость передачи данных у этого интерфейса значительно выше устаревшего IDE и в зависимости от версии SATA составляет:

SATARev. 1.0 – до 1.5 Гбит/сек;
SATARev. 2.0 – до 3 Гбит/сек;
SATARev. 3.0 – до 6 Гбит/сек.

Так же, как и IDE-интерфейс шнур для подключения устройств «универсален» - разъёмы одинаковы с обеих сторон, но в отличие от «собрата» теперь при помощи одного SATA-кабеля можно подключить лишь одно устройство к одному SATA-порту.

Но вряд ли стоит огорчаться по этому поводу. Производители позаботились о том, чтобы количество портов было достаточным для самых разных применений, устанавливая на одну материнскую плату до 8 портов SATA. Разъем SATA-порта третьей ревизии, как правило, имеет ярко-красный цвет.

Дополнительные порты

Большинство материнских плат оборудуется производителями дополнительным количеством портов USB, а иногда и ещё одним, дополнительным COM-портом.

Сделано это для удобства пользователя. Большинство современных корпусов настольных ПК имеют Usb-разъёмы, установленные на передней панели для комфортного подключения внешних накопителей. В этом случае не нужно тянуться к задней стенке системного блока и «попадать» в Usb-разъём, который выведен на заднюю панель.

Такой разъем на передней панели и подключается к дополнительному USB-порту установленному на материнской плате. Кроме всего прочего, выведенных на заднюю панель интерфейсов USB может попросту не хватать, в виду большого количества устройств периферии , в этом случае можно приобрести дополнительную планку с разъёмами USB и подключить их к дополнительным портам.

Все вышесказанное относится и к другим портам, установленным на материнской плате. Например, последовательный порт COM или FireWireIEEE1394 может попросту не выводиться на заднюю панель персонального компьютера, однако на материнской плате он в то же время присутствует. В этом случае достаточно купить соответствующий шлейф и вывести его наружу.

Назвать портами данные разъёмы будет технически неверно, хотя метод подключения к ним дополнительных плат всё-таки чем-то схож с другими привычными портами. Принцип тот же – воткнул и включил. Система в большинстве случаев сама найдёт устройство и запросит (или установит автоматически) для него драйвера.

В такие шины устанавливаются, например, внешняя графическая карта, звуковая карта, внутренний модем, плата видеоввода, другие дополнительные платы расширения, которые позволяют ПК расширить свои функциями и возможностями.

Шины PCI и PCIe несовместимы друг с другом, поэтому прежде чем приобрести себе плату расширения необходимо уточнить – какие системные шины установлены на материнской плате вашего ПК.

PCIex 1 и PCIex 16 – это современная реализация более старой шины PCI разработанной в 1991 году. Но в отличие от своей предшественницы, она является последовательной шиной, а кроме этого все шины PCIe соединены по топологии «звезда», в то время как старая шина PCI соединялась параллельно друг другу. Кроме этого, новая шина обладает такими преимуществами, как:

Возможность горячей замены плат;
Полоса пропускания имеет гарантированные параметры;
Контроль целостности данных при приёме и передачи;
Управляемое энергопотребление.

Различаются шины PCI Express количеством проводников подводимых к слоту, при помощи которых осуществляется обмен данными с установленным устройством (PCIex 1, PCIex2, PCIex 4, PCIex 8, PCIex 16, PCIex 32). Максимальная скорость передачи данных может достигать - 16 Гбит/сек.

Еще на заре появления первых компьютеров перед создателями стояла задача возможности подключения к ним разнообразных устройств. Особенно это стало актуальным тогда, когда компьютеры перестали занимать целые комнаты, а начали помещаться на столе, то есть стали персональными. Ведь компьютер - это не только средство для выполнения вычислений, но и устройство, пользователь которого может выполнять множество различных функций: распечатать текст или фотографии, управлять различными устройствами, воспроизводить фильмы и музыку, связаться с другими пользователями со всех уголков мира с помощью компьютерной сети. Все это становится возможным при подключении к компьютеру внешних устройств, которые называют общим словом периферия, с помощью специальных унифицированных разъемов, называемых портами.

Порты персонального компьютера

Порты персонального компьютера (иначе их еще называют интерфейсы) - это специальные устройства, расположенные на материнской плате компьютера, либо дополнительные платы, подключаемые к ней, которые предназначены для передачи данных между компьютером и внешними устройствами (принтером, мышкой, монитором, веб-камерой и т. п.). Все порты условно можно разделить на 2 большие группы:

Внутренние - для подключения устройств внутри ПК (жесткие диски, видеокарты, платы расширения).
Внешние - для подключения внешней периферии (сканера, монитора, клавиатуры, фотоаппарата, флешки).

В данной статье мы рассмотрим один из видов внешнего порта, а именно LPT-port, его принцип работы, подключаемые устройства и современное применение.

Появление LPT-порта

Изначально LPT-port (его еще называют разрабатывался только для подключения к ПК принтеров, это отражено даже в его названии - Line Printer Terminal, построчный принтерный терминал. Но в дальнейшем этот интерфейс стал применяться и для подключения других устройств: сканеров, дисководов и даже компьютеров между собой.

LPT-port был разработан компанией Centronics, занимавшейся в 70-х годах прошлого века производством матричных принтеров. Но уже через 10 лет его стала использовать фирма IBM для подключения своих скоростных устройств. Дело дошло до того, что было несколько вариантов данного интерфейса от разных производителей периферии.

В первоначальной версии этот порт был однонаправленным, то есть мог передавать данные только в одном направлении: от компьютера к периферийному устройству. Но это ограничение вскоре перестало устраивать пользователей, так как на рынок массово начали выходить устройства с возможностью передачи данных в обоих направлениях. Для этого различные производители предлагали свои усовершенствования - двунаправленный, ECP, EPP и другие. Пока в 1994 году не был принят международный стандарт IEEE 1284.

Схема LPT-порта

LPT-порт называется параллельным потому, что передача данных с помощью него осуществляется по нескольким проводникам одновременно, то есть параллельно. Этот интерфейс имеет 8-битную шину для передачи данных, 5-битную шину передачи сигналов и 4-битную шину передачи состояния.

Ниже представлена схема контактов LPT-порта.

Принцип работы LPT-порта

В простейшей конфигурации, чтобы реализовать принцип работы параллельного интерфейса, хватило бы только одиннадцати проводов, а именно: 1 провод на корпус (масса), 2 провода подтверждения и 8 проводов передачи данных. Но, по общепринятому стандарту IEEE 1284, каждый из восьми проводов передачи (2-9) данных имеет отдельное заземление.

Во время передачи данных оба устройства должны сообщать друг другу сведения о своем состоянии. Это реализуется с помощью контактов 18 и 35, на которые подается напряжение 0 В либо 5 В.

По проводнику 1 передается особый сигнал STROBE, сообщающий, что компьютер установил байт данных на линии и принтер может начинать печать.

По контакту 11 передается компьютеру сигнал BUSY, сообщающий, что устройство выполняет действие (занято), обрабатывая ту информацию, что находится в буфере.

По контактам 12-14 передаются сигналы, сообщающие контрольные сигналы о состоянии принтера и конфликтах в его оборудовании.

По проводнику 12 на ПК передается информация о том, что в принтере нет бумаги. Компьютер реагирует на это передачей сигналов по линиям SELECT и ERROR и останавливает печать.

По проводнику 13 на компьютер передается информация о состоянии принтера - включен и готов или выключен и не готов.

По контакту 14 принтеру передается сигнал об автоматическом переводе строки.

По контакту 31 (16) передается сигнал о переводе принтера в начальное состояние и очищается буфер данных, т. е. все данные стираются из памяти принтера.

По контакту 32 (15) передаются все сигналы об ошибках во время передачи данных. Сигналы, передаваемые по этой линии, влияют на все остальные контакты и могут остановить печать. Например, часто возникающая ошибка принтера - Time Out, возникающая, когда принтер занят однотипной работой с данными и не может передать на ПК через сигнал BUSY, что он не готов к получению новых данных. Через некоторое время по линии ERROR на компьютер передается ошибка Time Out и новые данные не передаются. Иначе, при отсутствии сигнала ERROR, происходила бы дальнейшая передача данных, что привело бы к зависанию всей системы.

По контакту 36 (17) передается информация о готовности принтера к работе, например после устранения ошибки.

Режимы работы LPT-порта

Существует несколько режимов работы LPT-порта, которые позволяет использовать стандарт IEEE 1284:

SPP (Standard Parallel Port) — представляет собой однонаправленный порт, который отлично совмещается в работе с интерфейсом Centronics.
NibbleMode — использование этого порта является возможностью организации двунаправленного обмена данными в режиме SPP, при помощи использования управляющих линий (4 бит) для передачи данных от периферийного устройства к контроллеру.
Byte Mode— режим для двустороннего обмена данными, который используется довольно редко. Его применяли в некоторых старых контроллерах до принятия стандарта IEEE 1284.
EPP (Enhanced Parallel Port) — над разработкой этого порта работали сразу несколько известных компаний: Intel, Xircom и Zenith Data Systems. По своей работе это двунаправленный порт, который передает данные со скоростью до 2 Мбайт/сек.
ЕСР (Extended Capabilities Port) — этот вариант порта появился в результате работы двух компаний: HP и Microsoft. У него появились уже дополнительные возможности, например, возможность аппаратного сжатия данных, присутствие буфера и способность работать в режиме DMA. Также поддерживает работу двунаправленного обмена данными (симметричного), скорость которого может быть до 2,5 Мбайт/с.

Настройка LPT-порта

Настройка LPT-порта происходит в два этапа: предварительная настройка аппаратных средств порта и текущее переключение режимов порта прикладным ПО.

Способ и возможности настройки LPT-порта зависят от его местоположения и вида исполнения. Порты, расположенные на картах расширения, обычно конфигурируются через перемычки на самих платах, а порты, размещенные напрямую на материнской плате компьютера, - через настройки BIOS.

Выборы режимов напрямую или через BIOS сами по себе не приводят к повышению скорости обмена данными между ПК и периферией, а служат для возможности выбора драйвером оптимального режима работы. Но драйверы современных устройств сами автоматически выставляют наиболее эффективные режимы работы параллельного порта, поэтому ручная настройка в большинстве случаев уже не требуется.

Виды реализаций LPT-порта

Раньше большинство производителей материнских плат размещали контроллеры LPT-port на своей продукции либо на задней панели платы. Был еще один вариант расположения. В некоторых случаях было удобно помещать контроллер на самой плате - коннекторе для подключения внешней LPT-port планки. Но с момента появления более скоростных интерфейсов для передачи данных материнских плат с распаянными LPT-портами становилось все меньше и меньше. Сейчас даже не у каждого производителя в ассортименте выпускаемой продукции имеются такие платы. И тогда на помощь приходят карты расширения, подключаемые к более современным интерфейсам:

PCI - LPT-port. Переходник между LPT-портом и более современным разъемом PCI.
PCI2 - LPT-port (PCI-Ex. 2.0). Переходник между LPT-портом и разъемом PCI-Ex.2.0
USB - LPT-port. Переходник между LTP-портом и современной версией широко используемого USB-разъема.

Современное применение LPT-порта

Из-за способности параллельной передачи данных такого порта, в 70-х - 80-х годах он зарекомендовал себя одним из самых быстроработающих интерфейсов компьютера. Поэтому он использовался даже для соединения 2-х компьютеров между собой. Но эта же особенность накладывает и ограничение на максимальную длину кабеля из-за возникающих помех в соседних проводниках. Длина не может превышать 5 м, иначе искажения сигналов превышают допустимые для корректного распознавания данных.

C появлением более скоростных интерфейсов актуальность LPT-порта сошла на нет. Второе дыхание ему придали радиолюбители, которые используют его для управления собранными схемами (освещение в доме, светомузыка и другие устройства).