打印接口及串行通信接口.ppt

第7章 打印接口及串行通信接口,7.1 打印机结构概述7.2 并行打印接口7.3 并行打印的I/O服务功能及服务程序7.4 通信技术概述7.5 RS-232接口标准7.6 串行通信接口7.7 串行端口的中断服务功能7.8 通用串行总线接口US,本章学习目标,l 微机打印接口的基本原理及一般应用lRS232串行通信接口的基本原理及参数与应用l 调制调解器的原理及应用l通用串行接口（USB）基本原理及其应用,返回本章首页,7.1 打印机结构概述,7.1.1 打印机概述7.1.2 针式打印机7.1.3 激光打印机7.1.4 喷墨打印机,返回本章首页,7.1.1 打印机概述,表7.1 几种类型的打印机性能参数,返回本节,7.1.2 针式打印机,1针式打印机的分类,针式打印机是一种典型的击打式打印机，按其打印精度（即针数多少）可分为9针打印机和24针打印机、按其输出幅宽可分为宽行打印机和窄行打印机。如LQ9为窄行打印机，LQ1600K为宽行打印机。,2针式打印机的电磁及机械部分的结构组成与功能,针式打印机由打印头、字车、色带、电磁传动机构、走纸机构等组成。打印头主要由电磁机构和打印针组成，其功能是将字符数据转换成电磁信号；字车由打印头架及伺服驱动机构组成，其功能是驱动打印头产生水平运动；色带机构由色带及色带墨盒组成，其功能是使色带产生与字车平行的运动并相对字车产生相对运动；走纸机构由滚纸筒传动齿轮的步进电机组成，其功能是在垂直方向按行移动纸张即产生走纸运动。,3针式打印机控制电路的组成与功能,针式打印机电路的主要功能是：接受主机发出的命令和数据，返回主机所需状态信息和应答信号，驱动各个机构执行初始化命令、打印命令和自检命令，并发出检测信号等。打印机电路组成如图7.1所示，其电路可分为六部分：接口电路、控制电路、驱动电路、字符发生器、电源和DIP开关等，如表7.2所示。,图7.1 针式打印机电路框图,表7.2 25针打印电缆线接口信号,4打印原理,打印机工作状态时，主机便向打印机发出一个8位数据。这时打印机向主机发出信号请求暂停，直到主机准备好，才发出下一个数据。打印机一旦收到数据，就按其字符发生器的点阵在列计数器的控制下一列一列地输出。列点经过列逻辑控制将其转换成打印针所需的脉冲信号，再经过驱动电路转换为线圈电流，使打印头中的打印针动作，即可打印出字符或图形。其原理简图如图7.2所示。,图7.2 针式打印机打印原理框图,返回本节,7.1.3 激光打印机,1激光打印的组成,激光打印机由接口电路、光学系统、感光机构、电晕和静电清除器、走纸控制驱动机构及控制面板等组成。,2激光打印机的工作过程,（1）感光硒鼓的清理（2）调节硒鼓（3）激光扫描（4）色粉显影（5）在纸张上成像（6）将色粉溶化在纸张上,返回本节,7.1.4 喷墨打印机,1喷墨打印机的组成2喷墨打印机的工作过程,喷墨打印机主要由接口及控制电路、喷墨打印头、字车、走纸驱动机构等组成。,主机来的数据通过接口和打印控制电路转换后，将喷墨盒中的电阻丝加热使墨盒中的墨水产生膨胀而喷射到纸张上形成字符或图形。,返回本节,7.2 并行打印接口,7.2.1 并行打印接口的功能7.2.2 打印机接口电路的组成7.2.3 并行端口说明7.2.4 端口寄存器说明7.2.5 接口电路的说明7.2.6 打印机的接口信号,返回本章首页,7.2.1 并行打印接口的功能,并行打印接口的功能主要为以下几个方面：接受主机发送的数据，在适当的时候再送给连接到此接口的并行设备如打印机，起数据缓冲作用；接受主机系统送来的控制信息，经缓冲后送给并行设备，控制并行设备工作；接受并保存并行设备的状态，供主机系统CPU随时读取处理。,返回本节,7.2.2 打印机接口电路的组成,打印机适配器是打印设备与计算机间的接口电路，打印数据要从主机系统的I/O端口输出。打印机适配器（接口）由若干端口寄存器、数据缓冲器、地址译码器和数据驱动部件组成。图7.3为并行接口逻辑结构图。,图7.3 并行打印机接口逻辑结构图,返回本节,7.2.3 并行端口说明,表7.3 微机打印机端口寄存器地址,返回本节,7.2.4 端口寄存器说明,1数据寄存器,数据寄存器为一个8位寄存器，其各数据位如下：,2状态寄存器,状态寄存器的各数据位如下：,其中：BUSY：打印机正在打印（即打印忙）ACK：请求发送（即打印空闲）PE：打印机纸尽SLCT：打印机现役状态ERROR：打印机出错信息IRQ：请求状态（主要用于高档微机系统中）,3控制（命令）寄存器,控制（命令）寄存器的各数据位如下：,其中各位说明如下：MFD：双向打印方式IRQ EN：中断请求允许SLCT：打印机现役命令INIT：初始化命令AUTO FD：自动进纸（换行）命令STB：选通允许命令,返回本节,7.2.5 接口电路的说明,1命令译码器2数据收发器3数据锁存器4数据缓冲器5状态缓冲器6控制锁存器和驱动器,返回本节,7.2.6 打印机的接口信号,图7.4 打印机25针插头的信号分布情况,1、打印机数据线电缆说明,STROB：由CPU发出的选通信号，用于通知打印机此时数据总线DB上的打印数据可用。DB0DB7：为8根数据线，用于主机CPU提供ASCII码打印数据。ACK：应答当打印机正常接收数据时，用于通知CPU准备下一个数据。,BUSY：打印机正在打印，向CPU发出打印机“忙”的信号。BUSY期间不接收总线数据。PE：打印纸尽，是打印机当检测到纸空或移到纸尾时，发出的状态信号。SELECT OUT：选择输出线，是主机CPU发来的，高电平有效，表示打印机被选中。,AUTO FD：动走纸信号线，该信号使打印机产生一个换行动作。ERROR：出错状态信息，当打印机纸尽、打印机脱机或检测到一个硬件错误时，用低电平使状态寄存器置位而向主机CPU报告一个出错信号。INIT：打印初始化信号，是主机CPU向打印机发出初始化命令的引脚，低电平有效。,SELECT IN：当多台打印机与主机相连时，现役的打印机就发出一个低电平通知其他打印机或外设自己为在线状态。GROUD：接地线，连接适配器与打印机的公共地线。,图7.5 打印机并行接口传送时序图,2打印机8位并行接口数据传送时序,返回本节,7.3 并行打印的I/O服务功能及服务程序,7.3.1 INT 17H服务功能7.3.2 INT 5H服务功能7.3.3 打印机I/O程序,返回本章首页,7.3.1 INT 17H服务功能,表7.4 INT 17H调用菜单,返回本节,7.3.2 INT 5H服务功能,打印机状态信息存放在地址为50：00H的位置，可使用三种数据分别表示：0表示数据准备就绪；1表示打印机忙（正在打印）；FF表示打印机出错。,返回本节,7.3.3 打印机I/O程序,其程序如下：；打印缓冲区字符的子程序；入口：DS：SI=缓冲区段址：位移PRT_BUF PROC NEAR JMP PRT_CHARMESG_1 DB 0DH,0AH,Printer out of time,Strike any key when ready.$MESG_2 DB 0DH,0AH,Printer off line,Strike any key when ready.$,MESG_3 DB 0DH,0AH,Printer out of paper,Strike any key when ready.$；发送一个字符并检测错误状态PRT_CHARMOV AH,0；打印一个字符 MOV DX,0；选择LPT1 LODSB；取打印字符 INT 17H；输出到打印机TEST AH,000010001B；有“超时”及“出错”否 JZ ERROR；不是，继续检测LEA DX,CS:MESG_1；取“超时信息”,JMP DISP；转显示ERRORR:TEST AH,08H；是否“错误”IZ EXIT；否，正常退出TEST AH,20H；是否“纸尽”JZ OFF_LINE；否。转脱机处理LEA DX,CS:MESG_3；取“纸尽信息”JMP DISP；转显示OFF_LINE:LEA DX,CS:MESG_2；取“脱机信息”DISP:DEC SI；恢复原入口指针,PUSH DS；保存DSPUSH CS；DS指向CSPOP DS MOV AH,9；DOS显示字符串INT 21H POP DS；恢复DSMOV AH,0；等待用户响应INT 16HEXIT:RET；返回调用PRT_BUF ENDP,返回本节,7.4 通信技术概述,7.4.1 通信类型 7.4.2 串行通信的基本概念和名词术语7.4.3 调制解调器,返回本章首页,7.4.1 通信类型,1并行通信2串行通信3串行通信类型及通信协议,（1）异步串行通信如图7.6所示。异步通信是采用异步通信控制规程作为通信协议（2）同步串行通信如图7.7所示。其数据传输格式如图7.8所示。同步通信采用同步通信规程（BISYNC）或同步数据链路控制规程（SDLC）作为通信协议。,图7.7 字符流传输数据格式,图7.8 二进制位数据流传输格式,返回本节,7.4.2 串行通信的基本概念和名词术语,1发送时钟和接收时钟,（1）发送时钟：并行的数据序列被送入移位寄存器，然后通过移位寄存器由发送时钟进行移位（变成串行数据）输出，数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。（2）接收时钟：将串行数据序列逐位移入移位寄存器而装配为并行数据序列的过程。,图7.9 发送时钟示意图,图7.10 接收时钟示意图,2比特率、波特率及时钟频率与波特率的关系,（1）比特率：串行通信时数据每秒传输的比特数（bps）。用比特率来作为速率的测量单位。（2）波特率：波特率=1（二进制位持续时 间）（3）发送时钟频率与波特率的关系 时钟频率=n波特率 这时n可以是1，16，32等。,3通信线路连接方式,就传输方式而言，串行通信线路可分成如下几种连接方式，如图7.11所示。,（1）单工传输方式（2）半双工传输方式（3）全双工传输方式,图7.11 通信线路的连接方式,返回本节,7.4.3 调制解调器,1调制解调器,图7.12 MODEM在远程通信的连接示意图,2调制解调器的种类,调制解调器按其速率分为低速、中速和高速三种类型：低速一般为33.6kps以下、中速一般为33.6kps至55.6kps之间、高速为64 kps及以上的调制解调器；按调制技术可分为频移键控（FSK）、相移键控（PSK）及相位幅度调制（PAM）三种类型。,返回本节,7.5 RS-232接口标准,7.5.1 RS-232C引脚的定义7.5.2 RS-232信号转换标准7.5.3 RS-232在微机系统中的应用,返回本章首页,7.5.1 RS-232C引脚的定义,图7.13 DB-25型连接器外形,表7.5 用于异步通信RS-232C的引脚定义,下面介绍RS-232用于异步通信各信号的作用及对应的引脚功能。,1保护地线（引脚1）2信号地线（引脚7）3请求发送（引脚4）、清除发送（引脚5）4数据设备就绪（引脚6）5数据终端就绪（引脚20）,6载波检测（引脚8）7振铃指示（引脚22）8数据信号速率选择（引脚23）9发送数据引脚（引脚2）10.接收数据（引脚3）,返回本节,7.5.2 RS-232信号转换标准,表7.6 RS-232信号标准,返回本节,7.5.3 RS-232在微机系统中的应用,图7.14 串行通信接口的典型连接,返回本节,7.6 串行通信接口,7.6.1 串行通信接口的作用7.6.2 串行接口适配器的组成7.6.3 UART内部电路框图7.6.4 UART内部寄存器定义,返回本章首页,7.6.1 串行通信接口的作用,串行通信是靠发送器、接收器和线缆三部分来实现的。在程序控制下它主要完成以下任务：（1）数据的串并及并串转换。（2）线路和MODEM的控制及状态检测。（3）信号电平TTL与EIA电平的转换。（4）发送和接收数据。,返回本节,7.6.2 串行接口适配器的组成,串行接口适配器由地址译码器、时钟电路、16550/8250 UART、数据缓冲器、发送接收驱动器和RS-232插座等组成。如图7.15所示。由地址译码器接收系统发出的寻址信息，并使能有关的端口寄存器。串行端口COM1和COM2的地址如表7.7所示;表7.8所示为波特率与除数寄存器值的关系。,图7.15 串行通信适配器框图,表7.7 串行端口寄存器地址,表7.8 波特率与除数寄存器值的关系,返回本节,7.6.3 UART内部电路框图,16550/8250 UART内部寄存器如图7.16所示，它起到数据的收发、参数的设置和调制解调器状态返回的作用。其收发原理如图7.17所示。其接收时序如图7.18所示。,图7.16 16550/8250 UART内部寄存器框图,图7.17 TX/RX移位寄存器工作示意图,图7.18 16550/8250 UART发送/接收序,返回本节,7.6.4 UART内部寄存器定义,1中断允许寄存器,图7.19 中断允许寄存器,2中断标识寄存器,图7.20 中断标识寄存器,3FIFO控制寄存器,图7.21 FIFO控制寄存器,4线路控制寄存器,图7.22 线路控制寄存器,5线路状态寄存器,图7.23 线路状态寄存器,6MODEM控制寄存器,如图7.24所示，MODEM控制寄存器可以用程序的方式设置信号的现役电平，如数据终端准备就绪信号DTR、请求传送信号RTS的电平高低，都可以通过置位或复位该寄存器来实现。另外，MODEM控制寄存器的位2和位3直接控制OUT1、OUT2引脚上的电平高低。MODEM控制寄存器位4用于选择是否对来自通信设备的信号进行测试。,7MODEM状态寄存器,MODEM状态寄存器用于检测通信设备发出的信号状态。该寄存器各数据位如下：,图7.24 MODEM控制寄存器,返回本节,7.7 串行端口的中断服务功能,7.7.1 AH=00子功能7.7.2 AH=01/02子服务功能7.7.3 AH=03子服务功能7.7.4 AH=04/05子服务功能,返回本章首页,7.7.1 AH=00子功能,表7.10 AH=00的参数设置,返回本节,7.7.2 AH=01/02子服务功能,表7.11 AH=01/02子服务功能,返回本节,7.7.3 AH=03子服务功能,表7.12列出了AH=03子服务功能，该功能专门用于读通信进程中的状态。在AH中返回线路状态，在AL中返回MODEM状态。,表7.12 AH=03子服务功能,返回本节,7.7.4 AH=04/05子服务功能,表7.13 AH=04/05的扩展子服务功能,返回本节,7.8 通用串行总线接口USB,7.8.1 USB连接的拓扑结构7.8.2 USB接口接头及引脚说明7.8.3 USB总线组成结构7.8.4 通用串行总线USB编程寄存器组7.8.5 USB接口数据的传输方式,返回本章首页,7.8.1 USB连接的拓扑结构,图7.25 USB集线器的星形拓扑结构,返回本节,7.8.2 USB接口接头及引脚说明,图7.26和图7.27所示。其插针的针脚功能定义如下：,图7.26 4针引脚的USB 接头外形,图7.27 微机系统板中的USB接口,返回本节,7.8.3 USB总线组成结构,（1）客户驱动软件层（2）USB驱动程序层（3）主控制器驱动程序（4）控制器（5）USB设备,USB主控制系统功能由硬件层和软件层所组，如图7.28、7.29所示。,图7.28 通用串行总线（USB）系统功能结构图,返回本节,7.8.4 通用串行总线USB编程寄存器组,1USB命令寄存器2USB状态寄存器,返回本节,7.8.5 USB接口数据的传输方式,1等时传输 2中断传输3控制传输4分块传输,其传输类型顺序如图7.30所示。,图7.30 通用串行总线（USB）数据传输类型顺序,返回本节,THANK YOU VERY MUCH！,本章到此结束，谢谢您的光临！,返回本章首页,结束放映,