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Porta parallela PPI 8255,cos’è, come funziona, piedinatura, schemi, tipi porte parallele

Porta parallela PPI 8255, tutto quello che c'è da sapereLa porta parallela PPI 8255 è un integrato Intel che serve per trasmettere i dati in modo parallelo, ossia vengono trasmessi contemporaneamente 8 bit alla volta. E’ programmabile e mette a disposizione ben 3 porte di I/O parallelo, il cui funzionamento può essere programmato in modo indipendente.
La porta parallela è molto semplice da utilizzare e molto economica, per questi motivi e anche perché più veloce della porta seriale, viene preferita ad essa e viene utilizzata per controllare moltissimi dispositivi elettronici. Proprio la sua semplicità di programmazione fatto conoscere la porta parallela a tutti le persone appassionate di elettronica. Purtroppo per comunicazioni a lunga distanza si preferisce utilizzare le trasmissioni seriali dato che i cavi necessari alla trasmissione parallela renderebbero non economicamente conveniente il progetto e dopo i 4-5 metri di distanza, la comunicazione non sarebbe più sicura.
Inizialmente la porta parallela è stata costruita negli anni ’80 per permettere ai PC IBM di interfacciarsi con le stampanti di tipo CENTRONICS, molto usate in quel periodo. Per questo motivo venne utilizzata come standard, anche se non in maniera ufficiale, da tutti i produttori di stampanti e PC. Successivamente è stata utilizzato per collegare altri dispositivi come scanner, plotter e memorie di massa; fino ad arrivare ad oggi, dove viene utilizzata per gestire i più svariati dispositivi come robots e dispositivi non comuni come lampade, motori e sensori, anche se ormai la porta USB la sta sostituendo, poiché è dotata di velocità di trasferimento superiori e specifiche migliori.


PIEDINATURA

La porta parallela è un integrato a 40 pin, di cui 24 ( 8 per ogni porta) possono essere utilizzati come collegamento alle linee esterne di trasmissione dati, 8 pin per il collegamento col bus dati, 6 per la gestione dei segnali di controllo e 2 pin per l’alimentazione.
Il connettore della porta parallela si presenta sul computer di tipo femmina con 25 forellini disposti su 2 file: la prima costituita da 13 è sfalsata rispetto alla seconda, costituita da 12. di queste 25 linee però solo 17 sono utilizzate per trasportare informazioni: 12 in output e 5 in input. I rimanenti 8 piedini sono collegati tra loro e rappresentano la massa comune. I livelli sono in logica TTL (0 – 5V) e in uscita erogano al massimo una corrente di 2-3 mA ( ma non viene quasi mai utilizzata questa corrente ), mentre in ingresso sono in grado di assorbire una corrente fino a 24 mA.
La trasmissione/ricezione dei dati avviene ovviamente in maniera binaria.

Schema Porta parallela PPI 8255, tutto quello che c'è da sapere
TIPI DI PORTE PARALLELE

Ci sono 4 tipi di porte parallele:

  • SPP:  chiamata anche porta centronics, è la prima parallela nata (nel 1981) e per questo definisce lo standard delle porte parallele. Il flusso dei dati in uscita è monodirezionale. La velocità è bassa e va da 50 a 150 KBps.
  • SPP MODIFICATA: la comunicazione diventa bidirezionale, per il resto mantiene le stesse caratteristiche.
  • EPP: introdotta nel 1994. La sua caratteristica principale è quella di offrire un bus dati bidirezionale veloce (500 KBps ai 2 MBps in entrambe le direzioni ) , disponendo di un registro dati in grado di essere sia letto che scritto.
  • ECP: introdotta sempre nel 1994, migliora le caratteristiche rispetto alla EPP; prevede infatti l’utilizzo del DMA  ( un dispositivo che permette alle periferiche di comunicare con la memoria senza dove passare dal processore, con notevoli guadagni in termini di velocità) .

I moderni computer utilizzano porte ecp/epp per assicurare alte velocità e migliore affidabilità di collegamento.

Oggi in un computer ci sono 3 indirizzi di partenza base per le porte parallele:

03BCH – 03BFH  à   Porta parallela 1 ( unicamente su vecchie schede grafiche)
0378H – 037FH    à   Porta parallela 2
0278H – 027FH    à   Porta parallela 3

La porta parallela 1 con i relativi indirizzi era usata in vecchie schede grafiche e oggi non è più utilizzata.
Infatti la LPT1 ( la prima porta parallela ) è configurata con l’ indirizzo 0378H e la LPT2 con l’ indirizzo 0278H.
Nel caso della LPT1 si utilizzano:
Data Port:    Indirizzo per la scrittura: 0378H
Indirizzo per la lettura: 037CH
Status Port: Indirizzo per la lettura: 0379H

ARCHITETTURA INTERNA

Dal punto di vista funzionale, all’interno del dispositivo possiamo distinguere:

  • Un buffer bidirezionale  a 8 bit di tipo 3-state che rappresenta l’interfaccia tra l’8255 ed il bus dati;
  • Un blocco di controllo delle operazioni di lettura /scrittura che si occupa di abilitare il funzionamento dei dispositivi interni in base alla configurazione  dei segnali di comando direttamente gestiti dal processore:

    CS (chip select)

    :  abilita la comunicazione tra CPU e PPI;


    RD (read)

    :  abilita l’invio da parte del PPI verso la CPU, lungo il bus dati, di un  byte che può rappresentare un dato ricevuto o lo stato dell’interfaccia;


    WR (write)

    : abilita il PPI a ricevere dalla CPU, lungo il bus dati, un valore da trasmettere o un byte di controllo;


    A0 e A1 (port select)

    : controlla la selezione di una delle tre porte del PPI o del registro di controllo;


    RESET

    : azzera il contenuto del registro di controllo e seleziona tutte le porte per                       operare come porte di ingresso;


    La logica di controllo si occupa di abilitare il trasferimento dati  fra il buffer che interfaccia il bus dati con il PPI  e i buffer che interfacciano il PPI con il mondo esterno: si garantisce così la sincronizzazione tra CPU e dispositivi periferici;

  • Due blocchi di controllo delle porte che comandano in base ai segnali provenienti dalla logica di controllo di R/W e alle parole di comando provenienti dalla CPU, rispettivamente il gruppo formato dalla porta A e la parte alta ( bit 4-7) della porta C (gruppo A) e quello formato dalla porta B e la parte bassa ( bit 0-3) della porta C (gruppo B). Questi due blocchi logici di controllo sono visti come un unico registro a 8 bit, detto registro di controllo;
  • Tre porte ( A, B e C) programmate in diverse modalità configurando opportunamente il registro di controllo con operazioni di scrittura ( OUT ). La porta C è suddivisa in due semiporte ( alta CH e bassa CL) a 4 bit che possono essere programmate separatamente.

MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO

Come abbiamo detto, la programmazione del PPI avviene caricando nel registro di controllo opportuni valori che consentono non solo di selezionare le varie porte come porte di ingresso o uscita, ma anche per definire per ciascuna di esse le modalità di funzionamento, che può essere scelta tra modo 0, modo 1 e modo 2.

  • MODO 0 : rappresenta la modalità più semplice, quella in cui non esiste nessun protocollo di sincronizzazione tra porta e dispositivo esterno. Ciò significa che il trasmettitore può inviare il proprio dato senza verificare che il ricevente sia predisposto alla sua ricezione e il ricevente non sapere quando il dato che legge è stato posto sulla linea. In questo modo si conferisce al programma di gestione il controllo della cadenza da dare alle operazioni di I/O, che dovrà tener conto delle caratteristiche del dispositivo collegato. Quindi è una sincronizzazione software. Per lo scambio dei dati possono essere utilizzate le porte B e CL. Per questo motivo il modo 0 viene generalmente utilizzato per semplici operazioni di acquisizione dati provenienti direttamente da sonde rilevatrici, oppure per l’invio di segnali di comando.
  • MODO 1 : questo modo introduce un primo tipo di controllo hardware sulla trasmissione, subordinando il trasferimento dei dati e dei segnali di controllo che devono essere passati da un estremo all’altro del canale di comunicazione (protocollo di HANDSHAKE ). Al contrario della precedente è una sincronizzazione hardware.
    Per fornire una dettagliata spiegazione di questo protocollo analizziamo separatamente le operazioni di input e output.
    L’operazione di acquisizione dati da un dispositivo periferico in modo 1 avviene attraverso le seguenti fasi:
  1. Il terminale deposita un dato sulla linea di collegamento a 8 bit e invia all’8255 il segnale di dato pronto  ( segnale di  STROBE ) sulla prima linea di controllo;
  2. L’8255 salva il dato presente sulla linea nel letch di ingresso della porta selezionata e invia al terminale un segnale di dato ricevuto ( INPUT BUFFER FULL ) sulla seconda linea di controllo. Si comunica così l’avvenuta registrazione nel letch e si vieta contemporaneamente la trasmissione di un nuovo dato;
  3. L’8255 se abilitato invia alla CPU una richiesta di interruzione tramite la terza linea di controllo, segnalando la presenza di un dato nel buffer di ingresso.

    Una volta che la CPU ha prelevato il dato dal buffer, l’8255 inverte il segnale di      input buffer full, abilitando il dispositivo esterno all’invio di un nuovo dato.

    L’operazione inversa viene gestita utilizzando i segnali simili di sincronizzazione:

  1. l’8255 riconosciuta la possibilità di inviare un dato sulla linea, lo pone sulle 8 linee dati e comunica l’evento con un segnale di dato disponibile ( OUTPUT BUFFER FULL ), riconosciuto come strobe dal periferico;
  2. l’8255 rimane in attesa di un segnale di dati riconosciuto ( acknowledge ), corrispondente alla negazione dell’input buffer full. Ricevuto il segnale, viene resettato il segnale di dato disponibile e, qualora il dispositivo sia abilitato, inviata una richiesta di interruzione per comunicare al processore la disponibilità della porta ad accettare un nuovo dato da inviare in uscita.

    C’è una perfetta dualità delle operazioni di input e output progettate per concedere il colloquio tra 2 dispositivi 8255 abilitati uno all’input e uno all’output. Utilizzo solo le porte B e CL.

  • MODO 2: infine, è stato progettato per la gestione di colloqui paralleli bidirezionali ad 8 bit in modo half-duplex e prevede l’utilizzo di quattro segnali per il controllo di handshake di tipo bidirezionale.
    Lo scambio di informazioni di controllo tra 8255 e terminale avviene in maniera del tutto analoga a quella descritta per il modo 1, anche se in questo caso sono presenti contemporaneamente quattro segnali di controllo, due utilizzati per la procedura di ingresso secondo la sequenza dato pronto e dato ricevuto e gli altri due per la procedura di uscita secondo la sequenza dato disponibile e dato riconosciuto. Viene utilizzato un unico segnale di richiesta di interruzione sia per l’input ( IN ), sia per l’output ( OUT ). Inoltre nel modo 2 utilizzo per lo scambio dei dati solo la porta A e CH.


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Anonimo
   
con le dita sempre in costante, frenetico movimento sulla tastiera… vengo spesso trascinato e catturato “in rete” per colpa delle mille idee che mi girano per la testa (prima o poi troverò quella giusta)… dal futuro incerto (nonostante una laurea, e chi non lo è?..siamo in tanti!) .. credo fortemente nella condivisione della conoscenza!
1 Commento
  • bb

    grazie per la scheda tecnica

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