Михаил Гук - Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия

• Название: Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия
• Автор: Михаил Гук
• Издательство: Издательский дом «Питер»
• Жанр: Все книги в жанре Компьютерное "железо"
• Год: 2002
• ISBN: 5-94723-180-8

Книга посвящена аппаратным интерфейсам, использующимся в современных персональных компьютерах и окружающих их устройствах. В ней подробно рассмотрены универсальные внешние интерфейсы, специализированные интерфейсы периферийных устройств, интерфейсы устройств хранения данных, электронной памяти, шины расширения, аудио и видеоинтерфейсы, беспроводные интерфейсы, коммуникационные интерфейсы, вспомогательные последовательные интерфейсы. Сведения по интерфейсам включают состав, описание сигналов и их расположение на разъемах, временные диаграммы, регистровые модели интерфейсных адаптеров, способы использования в самостоятельно разрабатываемых устройствах. Книга адресована широкому кругу специалистов, связанных с эксплуатацией ПК, а также разработчикам аппаратных средств компьютеризированной аппаратуры и их программной поддержки.

---

СОМ-порты поддерживаются сервисом BIOS Int 14h, который обеспечивает описанные ниже функции.

♦ 00h — инициализация (установка скорости обмена и формата посылок, заданных регистром AL; запрет источников прерываний). На сигналы DTR и RTS влияния не оказывает (после аппаратного сброса они пассивны).

♦ 01h — вывод символа из регистра AL (без аппаратных прерываний). Активируются сигналы DTR и RTS, и после освобождения регистра THR в него помещается выводимый символ. Если за заданное время регистр не освобождается, фиксируется ошибка тайм-аута и функция завершается.

♦ 02h — ввод символа (без аппаратных прерываний). Активируется только сигнал DTR (RTS переходит в пассивное состояние), и ожидается готовность принятых данных, принятый символ помещается в регистр AL. Если за заданное время данные не получены, функция завершается с ошибкой тайм-аута.

♦ 03h — опрос состояния модема и линии (чтение регистров МSR и LSR). Эту гарантированно быструю функцию обычно вызывают перед функциями ввода-вывода во избежание риска ожидания тайм-аута.

При вызове Int 14h номер функции задается в регистре АН, номер порта (0–3) — в регистре DX (0 — COM1, 1 — COM2…). При возврате из функций 0, 1 и 3 регистр АН содержит байт состояния линии (регистр LSR), AL — байт состояния модема (MSR). При возврате из функции 2 нулевое значение бита 7 регистра АН указывает на наличие принятого символа в регистре AL; ненулевое значение бита 7 — на ошибку приема, которую можно уточнить функцией 3.

Байт состояния линии (регистр АН) имеет следующий формат:

♦ бит 7 — ошибка тайм-аута (после вызова функции 2 — признак любой ошибки);

♦ бит 6 — регистр сдвига передатчика пуст (пауза передачи);

♦ бит 5 — промежуточный регистр передатчика пуст (готов принять символ для передачи);

♦ бит 4 — обнаружен обрыв линии;

♦ бит 3 — ошибка кадра (отсутствие стоп-бита);

♦ бит 2 — ошибка паритета принятого символа;

♦ бит 1 — переполнение (потеря символа);

♦ бит 0 — регистр данных содержит принятый символ.

Байт состояния модема (регистр AL при возврате из функций 0, 1, 3) имеет следующий формат:

♦ бит 7 — состояние линии DCD;

♦ бит 6 — состояние линии RI;

♦ бит 5 — состояние линии DSR;

♦ бит 4 — состояние линии CTS;

♦ бит 3 — изменение состояния DCD;

♦ бит 2 — изменение огибающей RI;

♦ бит 1 — изменение состояния DSR;

♦ бит 0 — изменение состояния CTS.

При инициализации порта биты регистра AL имеют следующее назначение:

♦ биты [7:5] — скорость обмена:

 • 000=110; 100=1200; 001=150; 101=2400;

 • 010=300; 110=4800; 011=600; 111=9600 бит/с;

♦ биты [4:3] — контроль паритета:

 • 01 — число единиц нечетное;

 • 11 — четное;

 • 0 и 10 — без контроля;

♦ бит 2 — количество стоп-бит: 0–1 бит, 1–2 бита (на скорости 110 бит/с — 1,5 стоп-бит);

♦ биты [1:0] — длина посылки: 00 — 5 бит, 01 — 6 бит, 10 — 7 бит, 11 — 8 бит.

В процессе начального тестирования POST BIOS проверяет наличие последовательных портов (регистров UART 8250 или совместимых) по стандартным адресам и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки BIOS Data Area 0:0400, 0402, 0404, 0406. Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами COM1-СОМ4. Нулевое значение адреса является признаком отсутствия порта с данным номером. В ячейки 0:047С, 047D, 047Е, 047F заносятся константы, задающие тайм-аут для портов.

Обнаруженные порты инициализируются на скорость обмена 2400 бит/с, 7 бит данных с контролем на четность (even), 1 стоп-бит. Управляющие сигналы интерфейса DTR и RTS переводятся в исходное состояние («выключено» — положительное напряжение).

12.8.5. Int 17h — поддержка принтера

Сервисы BIOS Int 17h: обеспечивают инициализацию, вывод байта данных и опрос состояния принтера, подключенного к LPT-порту. При вызове функция задается в регистре АН, номер LPT-порта — в регистре DX.

♦ АН = 00h — вывод байта из регистра AL по протоколу Centronics (без аппаратных прерываний). Данные помещаются в выходной регистр, и, дождавшись готовности принтера (снятия сигнала Busy), формируется строб.

♦ АН = 01h — инициализация интерфейса и принтера (установка исходных уровней управляющих сигналов, формирование импульса Init#, запрет аппаратных прерываний и переключение на вывод двунаправленного интерфейса).

♦ АН = 02h — опрос состояния принтера (чтение регистра состояния порта).

При возврате регистр АН содержит байт состояния, который собирается из бит регистра состояния SR[7:3] и программно формируемого флага тайм-аута. Биты 6 и 3 относительно байта, считанного из регистра состояния, инвертированы. Назначение бит байта состояния:

♦ бит 7 — не занято (сигнал Busy); нулевое значение означает, что принтер занят (буфер полон или состояние Off-Line, или ошибка);

♦ бит 6 — подтверждение (сигнал Ack#); единичное значение означает, что принтер подключен;

♦ бит 5 — конец бумаги (сигнал PaperEnd);

♦ бит 4 — принтер готов (сигнал Select); нулевое значение означает, что принтер в состоянии Off-Line;

♦ бит 3 — ошибка принтера (сигнал Error#); единичное значение соответствует ошибке;

♦ биты 2:1=00 (не используются);

♦ бит 0 — флаг тайм-аута, устанавливается при неудачной попытке вывода символа, если сигнал Busy не снимается в течение времени, определенного для данного порта в ячейках тайм-аута (в BIOS Data Area); в этом случае согласно протоколу Centronics строб данных не вырабатывается.

Перехват прерывания Int 17h является удобным способом внедрения собственных драйверов принтера. Потребность в них может возникать при подключении к порту принтера с интерфейсом ИРПР или необходимости перекодировки символов. Если разрабатываемый драйвер предназначен не только для перекодировки, но и изменения протокола (через Int 17h можно организовать вывод через LPT-порт по протоколу ИРПР и даже через СОМ-порт), следует внимательно отнестись к битам возвращаемого байта состояния. При их неправильном формировании попытки вывода на печать могут приводить к ошибочным сообщениям.

12.8.6. Int 1Ah и Int 15h — поддержка таймеров

Сервисы BIOS Int 1Ah позволяют считывать и модифицировать значения системного таймера, даты и времени, а также установки будильника часов реального времени CMOS RTC. Перечисленные ниже номера функций указываются при вызове в регистре АН.

1. АН=0 — чтение системного таймера (двойного слова по адресу 40:006Eh в BIOS Data Area, инкрементируемого по прерываниям от канала 0 счетчика- таймера 8253/8254 примерно раз в 55 мс. Таймер обнуляется при выполнении теста POST после аппаратного сброса). Возвращает значение таймера, в СХ — старшую часть, в DX — младшую. AL=0, если за последние 24 часа не было переполнения таймера. В современных версиях сброс AL возвращает счетчик переполнений таймера, хранящийся в ячейке 40:0070h (в старых версиях это был флаг).

2. АН=1 — установка системного таймера (СХ — старшая часть, в DX — младшая) и сброс флага (счетчика) переполнения таймера в ячейке 40:0070h. В случае ошибки устанавливается флаг CF=1.

3. АН=2 — чтение времени из RTC. Возвращает в упакованном BCD-формате час (в регистре СН), минуту (CL), секунду (DH) и признак коррекции летнего/зимнего времени (DL=1 — коррекция используется, DL=0 — нет). Признаком успешной операции является флаг CF=0. Во избежание ошибок некоторых BIOS при вызове флаг CF должен быть сброшен.

4. АН=3 — установка времени в RTC, назначение регистров и признак результата аналогичен функции 2.

5. АН=4 — чтение даты из RTC. Возвращает в упакованном BCD-формате век (в регистре СН), две старшие цифры года (CL), месяц (DH) и день (DL). Признаком успешной операции является флаг CF=0. Во избежание ошибок некоторых BIOS при вызове флаг CF должен быть сброшен.

6. АН=5 — установка даты в RTC, назначение регистров и признак результата аналогичен функции 4.

7. АН=6 — установка времени срабатывания будильника RTC. Возвращает в упакованном BCD-формате час (в регистре СН), минуту (CL) и секунду (DH). Если будильник уже установлен, переустановка не производится и возвращается флаг CF=1. При срабатывании будильник вызывает прерывание Int 4Ah.