IEEE 1284

De El Museo de los 8 bits
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El estándar IEEE Std.1284-1994 (Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers, provee de una comunicación de alta velocidad y bidireccional entre un PC y un dispositivo externo que puede comunicarse 50 o 100 veces más rápido que con el puerto paralelo original; además de ser totalmente compatible con los periféricos, impresoras y software que existían previamente.

Antecedentes

Cuando IBM introdujo la computadora personal en 1981, el puerto paralelo de impresión estaba incluido como una alternativa al puerto serie, que era más lento para poder manejar las últimas impresoras de matriz de puntos de alto rendimiento. El puerto paralelo tenía la capacidad de transmitir 8 bits de datos a la vez, mientas que el puerto serial transmitía un bit a la vez. Cuando la PC fue introducida, las impresoras de matriz de punto eran el periférico principal que usaba el puerto serial. Cuando la tecnología avanzó, la necesidad por una conectividad externa mayor se incrementó, y el puerto paralelo se volvió la vía por la cual conectar periféricos de alto rendimiento, tales como impresoras compartidas, lectores de discos portátiles y respaldos de cinta, adaptadores de red y reproductores de discos compactos.

Los problemas enfrentados por desarrolladores y clientes de dichos dispositivos caían en 3 categorías.

  1. A pesar de que el funcionamiento de la PC mejoró notablemente, prácticamente no hubo cambios en la arquitectura de la PC. La tasa de transferencia máxima alcanzado con dicho arquitectura era de 150 kilobytes por segundo y es extremadamente dependiente del software.
  2. No había un estándar para la interfase eléctrica. Esto causa diversos problemas cuando se intenta garantizar la operación entre plataformas distintas.
  3. La falta de estándares de diseño forzó a una limitación de distancia de sólo 6 pies para cables externos.

En 1991 hubo una junta de fabricantes de impresoras para comenzar la discusión sobre el diseño de un nuevo estándar para el control inteligente de impresoras sobre una red. Estos fabricantes, que incluían a Lexmark, IBM, Texas Instruments y otros, formaron la Network Printing Alliance (Alianza de Impresión en Red); y definieron una serie de parámetros que, cuando se implementaban en la impresora y el equipo anfitrión, permitirían el control completo de aplicaciones de impresión y trabajos.

Mientras dicho trabajo avanzaba, se dieron cuenta que la implementación completa de dichos parámetros requeriría una conexión de alto rendimiento bidireccional con la computadora. La conexión ordinaria al puerto paralelo de la PC no tenía las capacidades para cumplir completamente con los requerimientos del estándar.

Entonces la NPA le propuso a la IEEE la creación de un comité que desarrollara un nuevo estándar para un puerto paralelo para PC bidireccional de alta velocidad. Era necesario además que fuera completamente compatible con el software y periféricos del puerto paralelo original, pero que incrementara la capacidad en el radio de transferencia a más de 1 mega byte por segundo, tanto de entrada como de salida de la computadora. Este comité se volvió el IEEE 1284.

El estándar IEEE 1284 se llama Estándar del Método de Señalización para una Interfase Paralela Bidireccional Periférica para Computadoras Personales. Y fue aprobado para su publicación en marzo de 1994.

El puerto Paralelo, un vistazo

El puerto paralelo, como se implementó en la PC, consiste de un conector con 17 líneas de señal y 8 líneas de tierra. Las líneas de señal se dividen en 3 grupos.

  • Control (4 líneas)
  • Status (5 líneas)
  • Datos (8 líneas)

Como se diseñó originalmente, las Líneas de Control son usadas como control de la interfase y señalización de establecimiento de comunicación (Hand Shaking) de la PC a la impresora. Las Líneas de Estado (Status) se usan para la señalización de establecimiento de conexión y como indicador de estado para cosas tales como no tener papel, indicador de ocupado y errores de la interfase o del periférico. Las Líneas de datos son usadas para proveer la información desde la PC a la impresora, en esa única dirección. Implementaciones posteriores del puerto paralelo permiten que los datos fluyan en sentido inverso.

La siguiente tabla identifica cada una de esas señales y da su definición de acuerdo al Puerto Paralelo Estándar (SPP). Las señales dentro de estos grupos asignadas a bits específicos dentro de los registros hacen la interfase de hardware/software del Puerto Paralelo. El puerto está ubicado dentro del espacio de entradas y salidas de la PC. El Registro consiste en un bloque contiguo de 3 registros comenzando desde la dirección base del puerto paralelo. Estos puertos son comúnmente referidos como los puertos LPT y tienen su dirección base típicamente en 3BCh, 378h y 278h (valores hexadecimales). Implementaciones recientes que soportan modos avanzados del estándar IEEE 1284 usan entre 8 16 registros y están localizados en las direcciones de entrada y salida (I/O address) 378h o 278h o son “reubicables”, como es el caso del adaptador compatible paralelo Plug and Play.

Definición de las señales del Puerto Paralelo
Grupo Señal SPP Entrada / Salida Descripción de la señal
Control nSTROBE Salida Indica que hay datos válidos en la línea de datos
nAUTOFEED Salida Hace que la impresora automáticamente inserte una línea por cada retorno de carro
nSELECTIN Salida Le indica a la impresora que está seleccionada
nINIT Salida Usado para aplicar un reset a la impresora
Status nACK Entrada Indica que el último carácter fue recibido
BUSY Entrada Indica que la impresora está ocupada y no puede aceptar datos
PE Entrada Sin papel
SELECT Entrada Indica que la impresora está en línea
nERROR Entrada Indica que existe una condición de error
Data DATA (8:1) Salida 8 líneas de datos, en el antigua puerto paralelo estándar son sólo de salida


El uso de las señales descritas anteriormente y la siguiente tabla son para describir el modo de transferencia. Muchas otras señales son usadas para modos de transición y para información adicional sobre el estado.

La tabla siguiente identifica los registros para el puerto paralelo estándar. El método básico de transferencia de datos hacia la impresora usando el puerto es descrito en la sección Modo de Compatibilidad. La posición del Registro se cuenta a partir de la dirección de memoria del puerto.

Definición del Registro del Puerto Paralelo Estandar (SPP)
Posición del Registro Nombre Lectura / Escritura Descripción
0 Registro de Datos Lectura y Escritura Puerto de datos para leer o escribir datos
1 Registro de Estado Lectura Contien los bits indicadores del status
2 Registro de Control Escritura Usado para establecer señales de control
3-7 Varios - Usado para distintas implementaciones

Modos de Transferencia

El uso de distintos modos de transferencia nos da la capacidad de crear un canal de dos sentidos entre la computadora anfitrión y el periférico conectado. Como sólo hay un juego de líneas de datos la comunicación es Half Duplex, o sea se transmiten datos en una dirección a la vez.

El modo de operación de la compatibilidad y de Nibble se puede poner en ejecución en cualquier puerto paralelo existente para crear una trayectoria de comunicación bidireccional completa entre el anfitrión y el periférico. Los modos de la compatibilidad y de octeto (byte) se pueden también utilizar para crear una trayectoria de comunicación bidireccional, pero el puerto paralelo debe soportar la capacidad del modo de octeto. El modo de octeto requiere que un octeto entero de datos se pueda leer en las líneas de datos externas. Esto es implementado generalmente por la adición de un bit de dirección en el registro de control del puerto paralelo. Este tipo de puerto generalmente se llama un puerto paralelo "bidireccional".

Los modos de EPP y de ECP tienen capacidad bidireccional como parte de su protocolo. Estos modos requieren que el hardware cree un estado de máquina que sea capaz automáticamente de generar los pulsos de control que son necesarios para estos modos de transferencia de datos del alto rendimiento.

Cada uno de los modos de funcionamiento, con excepción de la compatibilidad, renombra las señales del control y del estado para tener significado dentro del modo que es utilizado. Las discusiones para cada modo utilizarán los nombres constantes con el modo que es discutido.

Introducción al Estándar IEEE 1284-1994

Este estándar define 5 modos de transferencia de datos. Cada uno provee un método de pasar datos entre la PC y el periférico (directa) y entre el periférico y la PC (inversa); o de manera bidireccional (half duplex). Los modos definidos son:

Sólo en sentido Directo:

  • Modo de Compatibilidad (modo estándar o “Centronics”)


Modo de dirección Inversa

  • Modo Nibble: 4 bits a la vez usando las líneas de estado (Status) para datos (Hewlett Packard Bi-tronics)
  • Modo de Octeto (Byte Mode): 8 bits a la vez usando las líneas de datos, a veces nombrado como puerto bidireccional


Bidireccional:

  • EPP (Enhanced Parallel Port): Puerto Paralelo Extendido, usado principalmente para periféricos que no son impresoras, como CD-ROM, Adaptadores de Red, etc.
  • ECP (Extended Capability Port): Puerto de Capacidades Extendidas, usado principalmente por impresoras recientes y scanners.


Todos los puertos paralelos pueden implementar un enlace bidireccional usando los modos Compatible y Nibble para transferir datos. El Modo de Octeto puede ser usado por cerca del 25% de los puertos básicos instalados; y los 3 modos anteriores transmiten los datos controlados por software. El manejador tiene que escribir los datos, revisar las líneas que establecen la conexión (handshake), por ejemplo que no haya una señal de ocupado, determinar las señales apropiadas de control, y entonces ir al siguiente byte. Esto es muy demandante y limita la efectividad del radio de transferencia de 50 a 100 Kbytes por segundo.

Además de esos 3 modos previos, EPP y ECP están implementados en los controladores más nuevos de entrada y salida (I/O) por la mayoría de los fabricantes. Estos modos usan un control por hardware para asistir la transferencia de datos. Por ejemplo, en el modo EPP, un byte de datos puede ser transmitido a un periférico por una simple instrucción de salida. El controlador maneja todo el establecimiento de conexión y la transferencia de datos al periférico.

Además de todo, el estándar provee lo siguiente:

  • 5 modos de operación para transferir datos
  • Un método para que la PC y el periférico determinen los modos soportados y negocien cual será usado.
  • Define la Interfase Física
  1. Cables
  2. Conectores
  • Define la Interfase Eléctrica
  1. Manejadores/Receptores
  2. Terminación
  3. Impedancia

En conclusión, el puerto paralelo definido por el estándar IEEE 1284-1994 nos proporciona una interfase fácil de usar y de alto rendimiento para periféricos diversos e impresoras.

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