LPT-порт

LPT-порт (от англ. Line Print Terminal — построчный печатающий терминал), также известный как параллельный порт или порт Centronics — это интерфейс для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру, преимущественно принтеров, обеспечивающий параллельную передачу данных (одновременно по нескольким линиям). Стандарт был разработан компанией Centronics Data Computer Corporation в начале 1970-х годов и впоследствии адаптирован компанией IBM для использования в персональных компьютерах. LPT-порт получил широкое распространение в 1980-х и 1990-х годах, но к началу XXI века был практически полностью вытеснен интерфейсом USB.

История

Разработка и стандартизация

Первоначально интерфейс был создан компанией Centronics для подключения матричных принтеров к компьютерам. В 1970 году компания выпустила первый принтер с данным типом разъёма. В 1981 году компания IBM включила параллельный порт в архитектуру своего персонального компьютера IBM PC, используя 25-контактный разъём D-Sub (DB-25) на стороне компьютера и 36-контактный разъём Centronics (Centronics 36) на стороне принтера. Это решение стало де-факто стандартом для PC-совместимых компьютеров.

В 1994 году был принят стандарт IEEE 1284, который формализовал и унифицировал различные реализации параллельного порта, включая режимы SPP (Standard Parallel Port), EPP (Enhanced Parallel Port) и ECP (Extended Capabilities Port). Стандарт IEEE 1284 определил электрические характеристики, протоколы передачи данных и типы кабелей, обеспечив обратную совместимость.

Распространение и упадок

На протяжении 1980-х и 1990-х годов LPT-порт был стандартным интерфейсом для подключения принтеров, сканеров, внешних накопителей (например, ZIP-дисководов) и устройств для копирования ключей (программаторов). Однако с середины 1990-х годов началось активное внедрение последовательной шины USB, которая предлагала более высокую скорость передачи данных, автоматическое конфигурирование (Plug and Play), возможность подключения нескольких устройств к одному порту и меньшие габариты разъёмов. К концу 2000-х годов большинство производителей материнских плат и ноутбуков перестали включать LPT-порт в свои продукты. В современных компьютерах он встречается крайне редко, в основном на специализированных промышленных материнских платах или в виде контроллеров, подключаемых через шину PCI Express.

Технические характеристики

Разъёмы и кабели

В компьютерных системах использовались два основных типа разъёмов:

• DB-25 (D-Sub, 25 контактов) — устанавливался на стороне компьютера (материнская плата или плата расширения).
• Centronics 36 (Amphenol 36, 36 контактов) — устанавливался на стороне принтера или другого периферийного устройства.

Кабель для соединения обычно имел на одном конце разъём DB-25 (male), а на другом — Centronics 36 (male). Максимальная длина кабеля по стандарту IEEE 1284 не должна превышать 10 метров, однако на практике для обеспечения стабильной работы высокоскоростных режимов (EPP/ECP) рекомендовалась длина не более 3-5 метров.

Режимы работы

Стандарт IEEE 1284 определил несколько режимов работы параллельного порта, различающихся по скорости и способу передачи данных:

Электрические характеристики

Сигналы в LPT-порту используют уровни TTL (0–5 В). Логическая «1» соответствует напряжению от 2,0 до 5,0 В, логический «0» — от 0 до 0,8 В. Выходные каскады порта рассчитаны на ток до 2,6 мА (для линий данных) и до 20 мА (для линий управления). Входные линии имеют высокий импеданс.

Программное обеспечение

Адресация

В операционных системах семейства MS-DOS и ранних версиях Windows (до Windows 9x) параллельные порты традиционно адресовались как LPT1, LPT2, LPT3 (от англ. Line Print Terminal). Каждому порту соответствовал определённый диапазон портов ввода-вывода (I/O ports):

• LPT1: 0x378–0x37F (или 0x3BC–0x3C3 на некоторых ранних системах)
• LPT2: 0x278–0x27F
• LPT3: 0x3BC–0x3C3

В современных операционных системах (Windows NT, Linux) управление портом осуществляется через драйверы, которые могут переназначать адреса.

Регистры

В режиме SPP порт имеет три основных 8-битных регистра, доступных для чтения и записи:

• Регистр данных (Data Register) — по адресу базы порта (например, 0x378). Запись в него выводит данные на линии D0–D7.
• Регистр статуса (Status Register) — по адресу база+1 (0x379). Чтение из него возвращает состояние линий статуса (Busy, Ack, Paper Out, Select, Error и др.).
• Регистр управления (Control Register) — по адресу база+2 (0x37A). Запись в него управляет линиями Strobe, Auto Line Feed, Init, Select In и разрешает прерывания.

Применение

Принтеры

Основное и исторически первое применение LPT-порта — подключение матричных, струйных и лазерных принтеров. До появления USB этот интерфейс был единственным массовым способом печати на персональных компьютерах.

Сканеры

Многие модели сканеров конца 1990-х — начала 2000-х годов подключались через LPT-порт, часто с использованием режима ECP для обеспечения двунаправленной передачи данных.

Внешние накопители

Устройства для хранения данных, такие как ZIP-дисководы (Iomega Zip) и внешние жёсткие диски, могли подключаться через параллельный порт, хотя скорость передачи была значительно ниже, чем у интерфейсов SCSI или USB.

Программаторы и промышленное оборудование

LPT-порт широко использовался для подключения программаторов микросхем (например, микроконтроллеров AVR, PIC), а также в промышленных контроллерах, станках с ЧПУ и лабораторном оборудовании. Благодаря простому программному управлению отдельными линиями порта, его часто применяли для реализации интерфейсов JTAG, SPI, I²C и других последовательных протоколов, а также для управления светодиодами, реле и шаговыми двигателями.

Копирование ключей (донглы)

Некоторые программные продукты (особенно в области САПР, например, AutoCAD) использовали LPT-порт для подключения аппаратных ключей защиты (донглов). Ключ подключался между компьютером и принтером или в разрыв кабеля.

Интересные факты

• В ранних версиях IBM PC (модель 5150) параллельный порт был реализован на отдельной плате расширения, а не на материнской плате.
• Стандарт IEEE 1284 также определял разъём типа «mini-Centronics» (36-контактный, меньшего размера), который использовался на некоторых портативных устройствах.
• В операционной системе MS-DOS для вывода текста на принтер через LPT1 использовалась команда COPY CON LPT1 или ECHO > LPT1.
• Несмотря на вытеснение USB, LPT-порт до сих пор используется в некоторых промышленных и научных приложениях, где требуется низкая задержка и простота управления сигналами на уровне отдельных контактов.
• В России и странах бывшего СССР LPT-порт часто называли «параллельным портом» или «принтерным портом».

Источники

• IEEE Standard 1284-1994 — Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers.
• Axelson, J. (1997). Parallel Port Complete: Programming, Interfacing, & Using the PC's Parallel Printer Port. Lakeview Research.
• IBM Personal Computer Technical Reference Manual (1981).
• Таненбаум, Э., Остин, Т. (2013). Архитектура компьютера. 6-е изд. — СПб.: Питер.