Como programar el puerto paralelo.

1
PRESENTACION
2
El presente documento es una breve recopilación de datos
referentes a como se programa el puerto paralelo para su
utilización en automatismos, circuitos electronicos controlados por
computadora y en demostraciones didacticas de cómo un sistema
operativo, como lo es Windows, controla el puerto para la muestra
de datos.
COMO PROGRAMAR
EL PUERTO
PARALELO
Este articulo esta referenciado en datos obtenidos en
diferentes paginas de Internet, ante lo cual agradezco de antemano
a sus diferentes autores que esa informacion sea de carácter abierto.
Para poder entender algunos aspectos de la programación,
se recomienda tener algunos conocimientos basicos en el lenguaje
de programación C y de la electronica de control, mas que nada en
lo que respecta a la comprensión de conceptos como lo son librerias
de instrucciones, instrucciones basicas, el concepto de palabra
reservada y programa principal.
Espero este trabajo sea de su agrado y realmente le sirva
como un apoyo en la enseñanza de la programación de sistemas
para la comunicación hardware-software, agradezco su atención de
antemano y disfruten de este trabajo.
Ing. Jose Antonio Ruiz Laureano
Ingeniero Electronico en Computación
Ing. Jose Antonio Ruiz Laureano
3
UNIDAD 1
ALGUNOS ASPECTOS
DE PROGRAMACION
4
main, desde la cual es posible llamar a otras funciones.
Cada función estará formada por la cabecera de la función,
compuesta por el nombre de la misma y la lista de argumentos (si
los hubiese), la declaración de las variables a utilizar y la secuencia
de sentencias a ejecutar.
Esta primera unidad se enfocara básicamente a dar algunos
aspectos de la programación en C/C++ que son necesarios para
programar el puerto.
Ejemplo:
Cabe mencionar que no se pretende enseñar el lenguaje en
esta unidad, solo describe de manera muy general las sentencias y
palabras que se requieren en la programación del puerto, si se
requiere conocer mas sobre el lenguaje se recomiendan varios cursos
para conocer este lenguaje tan poderoso.
main( ) {
Primeramente se dara una descripción muy general de lo
que es el lenguaje C/C++ y su estructura.
declaraciones globales
variables locales
bloque
}
funcion1( ) {
variables locales
bloque
}
El lenguaje C/C++ se conoce como un lenguaje compilado.
Existen dos tipos de lenguaje: interpretados y compilados. Los
interpretados son aquellos que necesitan del código fuente para
funcionar (P.ej: Basic). Los compilados convierten el código fuente
en un fichero objeto y éste en un fichero ejecutable. Este es el caso
del lenguaje C/C++.
Los comentarios
A la hora de programar es conveniente añadir comentarios
(cuantos más mejor) para poder saber que función tiene cada parte
del código, en caso de que no lo utilicemos durante algún tiempo.
Además facilitaremos el trabajo a otros programadores que puedan
utilizar nuestro archivo fuente.
Podemos decir que el lenguaje C/C++ es un lenguaje de nivel
medio, ya que combina elementos de lenguaje de alto nivel con la
funcionalidad del lenguaje ensamblador. Es un lenguaje
estructurado, ya que permite crear procedimientos en bloques
dentro de otros procedimientos. Hay que destacar que el C es un
lenguaje portable, ya que permite utilizar el mismo código en
diferentes equipos y sistemas informáticos: el lenguaje es
independiente de la arquitectura de cualquier máquina en
particular.
Para poner comentarios en un programa escrito en C usamos
los símbolos /* y */:
Estructura de un programa en C/C++
Todo programa en C/C++ consta de una o más funciones, una
de las cuales se llama main. El programa comienza en la función
/* Este es un ejemplo de comentario */
/* Un comentario también puede
estar escrito en varias líneas */
El símbolo /* se coloca al principio del comentario y el
símbolo */ al final. El comentario, contenido entre estos dos símbolos,
no será tenido en cuenta por el compilador.
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Palabras clave
Existen una serie de indicadores reservados, con una finalidad
determinada, que no podemos utilizar como identificadores.
El valor de una constante no puede ser modificado de
ninguna manera.
A continuación vemos algunas de estas palabras clave:
char
double
else
short
static
continue
sizeof
int
if
do
long
default
break
typedef
6
La directiva #define no sólo nos permite sustituir un
nombre por un valor numérico, sinó también por una cadena de
caracteres.
float
while
extern
for
register
Variable
Una variable es un tipo de dato, referenciado mediante un
identificador (que es el nombre de la variable). Su contenido podrá
ser modificado a lo largo del programa.
Una variable sólo puede pertenecer a un tipo de dato. Para
poder utilizar una variable, primero tiene que ser declarada:
[calificador] <tipo> <nombre>
Es posible inicializar y declarar más de una variable del
mismo tipo en la misma sentencia:
[calificador]<nombre1>,<nombre2>=<valor>,<nombre3>=<valor>
Constantes
Al contrario que las variables las constantes mantienen su
valor a lo largo de todo el programa.
Para indicar al compilador que se trata de una constante,
usaremos la directiva #define:
#define <identificador> <valor>
Observe que no se indica el punto y coma de final de
sentencia ni tampoco el tipo de dato.
Secuencias de escape
Ciertos caracteres no representados gráficamente se pueden
representar mediante lo que se conoce como secuencia de escape.
switch
A continuación vemos una tabla de las más significativas:
\n
\b
\t
\v
\\
\f
\'
\"
\0
salto de línea
retroceso
tabulación horizontal
tabulación vertical
contrabarra
salto de página
apóstrofe
comillas dobles
fin de una cadena de caracteres
Inclusión de librerias
En la programación en C es posible utilizar funciones que
no esten incluídas en el propio programa. Para ello utilizamos la
directiva #include, que nos permite añadir librerías o funciones que
se encuentran en otros archivos a nuestro programa indicando que
se encuentran en el directorio por defecto del compilador.
#include <misfunc.h>
Operadores
A continuación se explican los tipos de operadores
(aritméticos y de asignación) que permiten realizar operaciones
matemáticas en lenguaje C.
Existen
dos
tipos
de
operadores
aritméticos:
Los binarios:
7
+
*
/
%
Suma
Resta
Multiplicación
División
Módulo (resto)
y los unarios:
++
--
Incremento (suma 1)
Decremento (resta 1)
Cambio de signo
Su sintaxis es:
binarios:
8
Operadores relacionales
Los operadores relacionales se utilizan para comparar el
contenido de dos variables. En C existen seis operadores relacionales
básicos:
>
<
>=
<=
==
!=
Mayor que
Menor que
Mayor o igual que
Menor o igual que
Igual que
Distinto que
El resultado que devuelven estos operadores es 1 para
Verdadero y 0 para Falso.
<variable1><operador><variable2>
unarios:
<variable><operador>
<operador><variable>.
Operadores de asignacion
La mayoría de los operadores aritméticos binarios explicados
anteriormente tienen su correspondiente operador de asignación:
=
+=
-=
*=
/=
%=
Asignación simple
Suma
Resta
Multiplicación
División
Módulo (resto)
Con estos operadores se pueden escribir, de forma más breve,
expresiones del tipo:
n=n+3 se puede escribir n+=3
k=k*(x-2) lo podemos sustituir por k*=x-2
Funcion de salida de datos en pantalla.
La rutina printf permite la aparición de valores numéricos,
caracteres y cadenas de texto por pantalla. El prototipo de la
sentencia printf es el siguiente:
printf(control,arg1,arg2...);
En la cadena de control indicamos la forma en que se
mostrarán los argumentos posteriores. También podemos introducir
una cadena de texto ( sin necesidad de argumentos ), o combinar
ambas posibilidades, así como secuencias de escape.
En el caso de que utilicemos argumentos deberemos
indicar en la cadena de control tantos modificadores como
argumentos vayamos a presentar.
Funcion de entrada de datos desde teclado
La rutina scanf permite entrar datos en la memoria del
ordenador a través del teclado. El prototipo de la sentencia scanf es
el siguiente:
scanf(control,arg1,arg2...);
9
En la cadena de control indicaremos, por regla general,
los modificadores que harán referencia al tipo de dato de los
argumentos. Al igual que en la sentencia printf los modificadores
estarán formados por el caracter % seguido de un caracter de
conversión. Los argumentos indicados serán, nuevamente, las
variables.
La principal característica de la sentencia scanf es que
necesita saber la posición de la memoria del ordenador en que se
encuentra la variable para poder almacenar la información
obtenida. Para indicarle esta posición utilizaremos el símbolo
ampersand ( & ), que colocaremos delante del nombre de cada
variable. ( Esto no será necesario en los arrays ).
Sentencias condicionales
Este tipo de sentencias permiten variar el flujo del programa
en base a unas determinadas condiciones. Existen varias estructuras
diferentes:
Estructura IF...ELSE
Sintaxis:
if (condición) sentencia;
La sentencia solo se ejecuta si se cumple la condición. En caso
contrario el programa sigue su curso sin ejecutar la sentencia.
Otro formato:
if (condición) sentencia1;
else sentencia2;
Si se cumple la condición ejecutará la sentencia1, sinó
ejecutará la sentencia2. En cualquier caso, el programa continuará
a partir de la sentencia2.
Sentencia FOR
Su sintaxis es:
10
for (inicialización;condición;incremento){
sentencia1;
sentencia2;
}
La inicialización indica una variable (variable de control)
que condiciona la repetición del bucle. Si hay más, van separadas
por comas:
for (a=1,b=100;a!=b;a++,b- -){
Sentencia DO...WHILE
Su sintaxis es:
do{
sentencia1;
sentencia2;
}while (condición);
Con esta sentencia se controla la condición al final del
bucle. Si ésta se cumple, el programa vuelve a ejecutar las
sentencias del bucle.
Pues bien, una vez vistos estos aspectos (recordando que
esta unidad no pretendia enseñar a programar en C, si no solo
conocer los aspectos basicos del mismo para la programación del
puerto) corresponde ahora solo practicarlos realizando programas
de control hacia el puerto, relacionandolos con los datos necesarios
que seran requeridos en su momento.
11
UNIDAD 2
ESTRUCTURA DEL
PUERTO PARALELO
Una vez vistos los aspectos basicos de la programación en C,
que sera requerida para controlar dispositivos con el puerto de la
PC, ahora toca ver los aspectos relacionados al hardware, la
estructura del puerto, como funciona este.
Los puertos de comunicación de la PC son de particular
interés para el estudioso de la electrónica ya que le permiten utilizar
una computadora personal para controlar todo tipo circuitos
electrónicos utilizados, principalmente, en actividades de
automatización de procesos, adquicisión de datos, tareas repetitivas
y otras actividades que demandan precisión.
Existen dos métodos básicos para transmisión de datos en las
computadoras modernas. En un formato de transmisión de datos en
serie un dispositivo envía datos a otro a razón de un bit a la vez a
través de un medio. Por otro lado, en un formato de transmisión de
datos en paralelo un dispositivo envía datos a otro a una tasa de n
número de bits a través de n número de medios a un tiempo. Sería
fácil pensar que un sistema en paralelo es n veces más rápido que
un sistema en serie, sin embargo ésto no se cumple, básicamente el
impedimiento principal es el tipo de cable que se utiliza para
interconectar los equipos.
Si bién un sistema de comunicación en paralelo puede
utilizar cualquier número de cables para transmitir datos, la
mayoría de los sistemas paralelos utilizan ocho líneas de datos para
transmitir un byte a la vez.
Un típico sistema de comunicación en paralelo puede ser de
una dirección (unidireccional) o de dos direcciones (bidireccional).
Donde tambien distinguimos dos elementos: la parte transmisora y
la parte receptora. La parte transmisora coloca la información en
12
las líneas de datos e informa a la parte receptora que la
información (los datos) están disponibles; entonces la parte
receptora lee la información en las líneas de datos e informa a la
parte transmisora que ha tomado la información (los datos).
Observe que ámbas partes sincronizan su respectivo acceso a
las líneas de datos, la parte receptora no leerá las líneas de datos
hasta que la parte transmisora se lo indique en tanto que la parte
transmisora no colocará nueva información en las líneas de datos
hasta que la parte receptora remueva la información y le indique a
la parte transmisora que ya ha tomado los datos, a ésta
coordinación de operaciones se le llama acuerdo ó entendimiento el
cual es llamado handshaking.
Para implementar el handshaking se requieren dos líneas
adicionales. La línea de strobe es la que utiliza la parte transmisora
para indicarle a la parte receptora la disponibilidad de información.
La línea de admisión (acknowledge) es la que utiliza la parte
receptora para indicarle a la parte transmisora que ha tomado la
información (los datos) y que está lista para recibir más datos.
El puerto paralelo provee de una tercera línea de
handshaking llamada en inglés busy (ocupado), ésta la puede
utilizar la parte receptora para indicarle a la parte transmisora que
está ocupada y por lo tanto la parte transmisora no debe intentar
colocar nueva información en las líneas de datos. Una típica sesión
de transmisión de datos se parece a lo siguiente:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
La parte transmisora checa la línea busy para ver si la parte
receptora está ocupada. Si la línea busy está activa, la parte
transmisora espera en un bucle hasta que la línea busy esté
inactiva.
La parte transmisora coloca la información en las líneas de
datos.
La parte transmisora activa la línea de strobe.
La parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea
acknowledge está activa.
La parte transmisora inactiva la línea de strobe.
La parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea
acknowledge esté inactiva.
13
7. La parte transmisora repite los pasos anteriores por cada
byte a ser transmitido.
8. La parte receptora inactiva la línea busy (asumiendo que
está lista para recibir información).
9. La parte receptora espera en un bucle hasta que la línea
strobe esté activa.
10. La parte receptora lee la información de las líneas de datos
(y si es necesario, procesa los datos).
11. La parte receptora activa la línea acknowledge.
12. La parte receptora espera en un bucle hasta que esté
inactiva la línea de strobe.
13. La parte receptora inactiva la línea acknowledge.
14. La parte receptora repite los pasos anteriores por cada byte
que debe recibir.
Se debe ser muy cuidadoso, tanto la parte transmisora como la
receptora coordinan sus acciones de tal manera que la parte
transmisora no intentará colocar varios bytes en las líneas de datos,
en tanto que la parte receptora no debe leer más datos que los que
le envíe la parte transmisora, un byte a la vez.
Estructura del puerto paralelo
El puerto paralelo de una típica PC utiliza un conector hembra
de tipo D de 25 pines (DB-25). El orden de los pines del conector es
éste:
La siguiente tabla describe la función de cada patita del
conector 1284 tipo A:
14
Pin
E/S
Polaridad Descripción
1
Salida
0
2 ~ 9 Salida
-
10
Entrada 0
11
Entrada 0
12
Entrada 1
13
Entrada 1
14
Salida
15
Entrada 0
16
Salida
0
17
Salida
0
18 ~
25
0
-
Strobe
Líneas de datos
(bit 0/patita 2, bit 7/patita 9)
Línea acknowledge
(activa cuando el sistema remoto toma
datos)
Línea busy
(si está activa, el sistema remoto no
acepta datos)
Línea Falta de papel
(si está activa, falta papel en la
impresora)
Línea Select
(si está activa, la impresora se ha
seleccionado)
Línea Autofeed
(si está activa, la impresora inserta una
nueva
línea por cada retorno de carro)
Línea Error
(si está activa, hay un error en la
impresora)
Línea Init
(Si se mantiene activa por al menos 50
micro-segundos, ésta señal
autoinicializa la impresora)
Línea Select input
(Cuando está inactiva, obliga a la
impresora a salir de línea)
Tierra eléctrica
Observe que el puerto paralelo tiene 12 líneas de salida (8 líneas
de datos, strobe, autofeed, init, y select input) y 5 de entrada
(acknowledge, busy, falta de papel, select y error).
15
Hay tres direcciones de E/S asociadas con un puerto paralelo
de la PC, éstas direcciones pertenecen al registro de datos, el registro
de estado y el registro de control.
El registro de datos es un puerto de lectura-escritura de ocho
bits. Leer el registro de datos (en la modalidad unidireccional)
retorna el último valor escrito en el registro de datos.
Los registros de control y estado proveen la interface a las otras
líneas de E/S. La distribución de las diferentes señales para cada uno
de los tres registros de un puerto paralelo esta dada en las siguientes
tablas:
Dirección Nombre
Lectura/Escritura
Base + 0
Escritura
Puerto de
datos
Bit
#
Propiedades
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
Dato 7
Dato 6
Dato 5
Dato 4
Dato 3
Dato 2
Dato 1
Dato 0
Bit
#
Propiedades
16
Bit 2 IRQ (Not)
Bit 1 Reservado
Bit 0 Reservado
Tabla 2: Registro de estado
Dirección Nombre
Lectura/Escritura
Base + 2
Lectura/Escritura
Puerto de
control
Tabla 1: Registro de datos
Dirección Nombre
Lectura/Escritura
Base + 1
Sólo Lectura
Puerto de
estado
Bit 7 Busy
Bit 6 Acknowledge
Falta de
Bit 5
papel
Bit 4 Select In
Bit 3 Error
Bit
Propiedades
#
Bit 7 No usado
Bit 6 No usado
Permite
Bit 5 puerto
bidireccional
Permite IRQ a
través de la
Bit 4
línea
acknowledge
Selecciona
Bit 3
impresora
Inicializa
Bit 2
impresora
Nueva línea
Bit 1
automática
Bit 0 Strobe
Tabla 3: Registro de control
Una PC soporta hasta tres puertos paralelo separados, por
tanto puede haber hasta tres juegos de registros en un sistema en un
momento dado. Existen tres direcciones base para el puerto paralelo
asociadas con tres posibles puertos paralelo: 0x3BCh, 0x378h y
0x278h, nos referimos a éstas como las direcciones base para el
puerto LPT1, LPT2 y LPT3, respectivamente.
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El registro de datos se localiza siempre en la dirección base
de un puerto paralelo, el registro de estado aparece en la dirección
base + 1, y el registro de control aparece en la dirección base + 2. Por
ejemplo, para un puerto LPT2 localizado en 0x378h, ésta es la
dirección del registro de datos, al registro de estado le corresponde
la dirección 0x379h y su respectivo registro de control está en la
dirección 0x37Ah.
Cuando la PC se enciende el BIOS ejecuta una rutina para
determinar el número de puertos presentes en el sistema asignando
la etiqueta LPT1 al primer puerto localizado, si existen más puertos
entonces se asignarán consecutivamente las etiquetas LPT2 y LPT3.
UNIDAD 3
18
PROGRAMACION DEL
PUERTO PARALELO
Una vez vistos los aspectos basicos de la programación y
como esta estructurado el puerto y como este funciona, ahora si en
esta unidad se citara lo que realmente compete a este documento.
Primeramente, se dira que para poder visualizar el valor de
los datos del puerto de datos, utilizaremos algunos dispositivos
electronicos, llamados LED (diodo emisor de luz) apoyados por unos
resistores que limitan la corriente y ayudan a que los LED no se
quemen.
En lo que respecta a la planeacion de los datos que
deseamos mostrar en el puerto, nos podemos, y es sugerencia,
apoyar en tablas de estado de puerto (asi yo las llamo) que se
veran en cada ejemplo.
Pues bien, ya una vez mencionados estos detalles, se
describen a continuacion la estructura de los programas de entrada
y salida de datos asi como ejemplos basicos de la programación del
puerto (recordando que trabajo con valores binarios, las salidas o las
entradas solo pueden tener 2 valores: 0 o 1)
MUESTRA DE INFORMACION EN EL PUERTO
La linea principal que permite mostrar datos en el puerto, es
la linea que mas sera utilizada y varia según el tipo de compilador
que se este utilizando.
Si estas utilizando un compilador de C/C++ version 3.0 de
Borland o inferior la estructura es asi:
Librería requerida: dos.h
Linea a utilizar:
outportb(dir_puerto, valor);
19
Si se trata de un compilador C/C++ 4.0 o superior de
Borland o Microsoft:
Librería requerida: conio.h
Linea a utilizar:
outp(dir_puerto, valor);
Donde: dir_puerto es la direccion de memoria base que
ocupa el puerto por lo general es 0x378.
Y valor es el valor en numero decimal que se mostrara en el
puerto en su equivalente visto en binario.
9
27
D7
8
26
D6
7
25
D5
6
24
D4
5
23
D3
4
22
D2
3
21
D1
2
20
D0
CAPTURA DE DATOS EN EL REGISTRO DE ESTADO
A traves del registro de estado es posible capturar datos, lo
cual no indica que este funciona como entrada de datos al puerto,
para poder capturar datos y poderlos utilizar como condicion para
que la salida haga una tera especifica se requiere de la siguiente
linea:
Si se trata de Borland C/C++ 3.0 o inferior:
Librería: dos.h
Linea: inportb(dir_puerto+1);
#include<dos.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
La tabla de trabajo del registro de estado es:
11
/D7
10
D6
12
D5
13
D4
15
D3
NA
D2
void main()
{
int x;
for(x=1; x<=128; x=x*2)
{
outportb(0x378,x);
delay(1000);
}
for(x=128; x>=1; x=x/2)
{
outportb(0x378,x);
delay(1000);
}
}
Ejemplo 2: Encender solo el led deseado utilizando los valores
posicionales de 0 a 7
Si es de Borland C/C++ 4.0 o superior o de Microsoft:
Librería: conio.h
Linea: inp(dir_puerto+1);
Pin
Dato
EJEMPLOS DE PROGRAMACION DEL PUERTO
Ejemplo 1: implementacion de una caminata o rotabit
utilizando el puerto de datos.
#include<dos.h>
La tabla de trabajo del puerto es:
Pin
Valor
Dato
20
Se puede apreciar que los datos D0 a D2 no tienen un pin
especifico de trabajo, por lo que asumen un valor binario de 1.
Vemos tambien que el D7 contiene antecedido una diagonal
indicando que es un valor negado, es decir que si la entrada es 1 el
puerto lo lee como 0 y viceversa.
NA
D1
NA
D0
void main()
{
int x, y;
printf(“Cual led deseas encender: (0 al 7) “);
21
scanf(“%i”, &x);
y=pow(2,x);
outportb(0x378,y);
}
La interfaz electronica para comprobar los programas de los
ejemplos anteriores es la siguiente:
22
Tabla 2.- Entrada en el pin 15
Pin
11
10
12
13
15
Dato
/D7
D6
D5
D4
D3
Valor
0
0
0
0
1
void main()
{
int x, in;
in=inportb(0x378+1);
if (in==71)
{
for(x=1; x<=128; x=x*2)
{
outportb(0x378, x);
delay(1000);
}
}
if (in==15)
{
for(x=128; x>=1; x=x/2)
{
outportb(0x378, x);
delay(1000);
}
}
Ejemplo 3: Se recibe un dato en el registro de estado a traves
del pin 10, y deseamos que dicho pin haga que se genere un rotabit
del pin 2 al 9 o llega un dato al pin 15 que genera un rotabit del pin
9 al 2.
}
NA
D2
1
NA
D1
1
NA
D0
1
NA
D1
1
NA
D0
1
Como se aprecia en las tablas tenemos los valores siguentes:
Para el pin 10: el valor es 71.
Para el pin 15: el valor es 15.
#include<dos.h>
Tabla 1.- Entrada en el pin 10
Pin
11
10
12
13
15
Dato
/D7
D6
D5
D4
D3
Valor
0
1
0
0
0
NA
D2
1
23
A MANERA DE CONCLUSION
Como se puede apreciar la programacion es bastante
sencilla, pero requiere de tener conocimientos en programación en
lenguaje C/C++ y algunos aspectos basicos de electronica para
comprender sobre todo el circuito aquí expuesto, el resto dependera
del interesado, pues como bien se sabe para programar solo bastan
tres requisitos, conocer la estructura de un lenguaje de
programación, ser buen investigador y tener imaginación para la
solucion de problemas.
Como se pudo ver este documento trato en lo mayor posible
de recopilar toda la información relacionada al tema y que permita
a un estudiante de las areas de computación y electronica el poder
programar el puerto con un minimo de dificultades.
Si desea conocer mas sobre el tema le recomiendo e siguiente
link de Virgilio Negrete, al cual le agradezco que esta información
este disponible a todos y del cual tome muchas referencias, ¡gracias
Virgilio!:
http://www.modelo.edu.mx/univ/virtech/circuito/paralelo.htm