Работа с LPT портом в Дельфи или компьютер в роли управляющего контроллера. Часть 1

Posted by bullvinkle under Журнал, Статьи

Большинство пользователей персонального компьютера привыкли к тому, что весь результат деятельности на компьютере в той или иной степени все равно отражается в самом компьютере. В крайнем случае, отправляется на принтер или в Интернет, или же запись информации происходит на внешние носители (диски, флеш-память и т.п.). И уж мало кто задумывается, что с помощью простого РС – компьютера можно управлять различными внешними физическими устройствами.

Владимир Дегтярь

by DeKot degvv@mail.ru

Тем не менее, на форуме http://www.programmersforum.ru (да и на других также) часто появляются вопросы: «Как с компьютера зажечь светодиод?», «Как управлять освещением?» или «Можно ли компьютером закрывать шторы на окне?». Ответ:  «…однозначно да». С помощью современного персонального компьютера можно создавать, воспроизводить, управлять, хранить, моделировать, обучать и еще реализовать много и много других функций.

Введение

Мы же рассмотрим возможности управления внешними устройствами – при этом возможно управление, как простым вентилятором или светодиодом, так производственными устройствами. Как известно, любой персональный компьютер, да и не только персональный, а и любое компьютерное (еще одно общепринятое название – микропроцессорное) устройство имеет устройства ввода и вывода информации, называемые портами. Для нас пользователей – это просто разъемы для подключения (клавиатура, мышь, модем, флешка и т. д.). Следует заметить, что по одному и тому порту (разъему)
можно как выводить информацию, так и вводить. Кроме этого понятие порт – это не только физически внешний элемент (разъем), а больше наоборот – внутренняя логическая структура устройства компьютера, часть его архитектуры.

Думаю что уже достаточно теории. Перейдем к практической реализации – управлению реальными устройствами с помощью компьютера. Более всего для этого подходит «параллельный» порт LPT. Более подробно смотрим о LPT http://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE_1284.

Параллельный порт LPT

Итак, почему параллельный, а не перпендикулярный? А какие еще бывают? Параллельный, потому что информация через такое устройство передается параллельным способом. А еще может передаваться последовательным – тогда устройство (порт) называется последовательным (последовательные порты компьютера: COM-порт, USB- порт). Наглядно это можно увидеть на рисунке 2:

Аналогично ввод информации также может быть параллельным или последовательным. Порты (устройства) через которые можно вводить и выводить информацию называют двунаправленными устройствами или устройствами ввода/вывода. Таким и есть параллельный порт LPT, имеющийся в большинстве компьютеров. Посмотрим, что из себя представляет этот порт (см. рисунок 3):

где С0…С3 – регистры контроля, S3…S7 – регистры статуса, D0…D7 – регистры данных

Как видите, это такой разъем с 25-ю выводами на задней стенке системного блока компьютера. Итак, имеем физический порт LPT, который фактически состоит из трех регистров. Состав регистров и распределение по контактам разъема приведены в таблице 1:

Каждый из регистров может содержать байт информации (256 состояний). Часть битов не используется или используется только во внутренней архитектуре компьютера для организации прерываний при работе с принтером или для переключения режимов ввод/вывод регистра «Data».

Регистр данных «Data», номер регистра в шестнадцатеричной системе счисления $378 (в десятичной 888) – двунаправленный, восьмибитный. Данные через этот регистр можно как вводить, так и выводить с компьютера, программно устанавливая уровни на выходе порта или же вводить в компьютер, также программно считывая уровни, устанавливаемые внешними устройствами.

Регистр управления «Control» $37A (890). Через него можно только выводить информацию из компьютера. На разъем LPT выводятся четыре младших байта.

Регистр статуса «Status» $379 (889). Через порт можно только считывать уровни, установленные внешними устройствами. На разъем LPT выведены пять старших байтов.

Таким образом, на разъеме LPT задействовано 17 сигнальных контактов (8 двунаправленных – регистр 888, четыре только на вывод информации – регистр 890 и пять только на ввод информации – регистр 889).

Порт LPT разрабатывался еще на заре создания персональных компьютеров для подключения печатающих устройств (принтер). Этим объясняется специфическое наименования цепей и инверсия некоторых битов, из-за которой наблюдается несоответствие уровней напряжения на контактах и логических кодов регистров. В связи с этим, операции с информацией через LPT порт требуют учитывать эти особенности соответствия физических уровней и логических кодов.

Следует отметить, что в некоторых компьютерах может быть до трех портов LPT: LPT1, LPT2, LPT3 (в  современных компьютерах LPT порты зачастую вообще отсутствуют). Адрес самого LPT порта соответствует адресу регистра «Data» и может быть $278, $378 или $3BC. Регистры в соответствующих портах имеют адресацию +1 и +2.

Следующие таблицы (см. таблицы 2, 3) показывают эти особенности данного порта. Для регистра $378 (888) соблюдается полное соответствие между уровнями напряжения на контактах и логическим кодом. А вот с регистрами $379 (889) и $37A (890) все обстоит по-другому:

Управление регистрами

В компьютерах с операционными системами MS-DOS, Windows 9x возможен доступ к портам непосредственно из самой операционной системы, тогда как в системах с NT такой прямой доступ невозможен. Для этих целей используются драйвера в виде библиотек (Inpout32.dll, WinIO, Giveo). Подключив соответствующие библиотеки к средам программирования, получаем возможность программно работать с портами (считывание состояния порта или установка выводов порта в необходимое состояние).

* Автор отдает предпочтение библиотеке <inpout32.dll> для работы в среде Дельфи. Библиотека

<inpout32.dll> свободно распространяется в Интернете (см. ресурсы к статье).

Итак, во-первых – помещаем <inpout32.dll> в папке с проектом. Далее в коде модуля Unit после раздела uses размещаем объявления необходимых нам функций из библиотеки:

// импорт функций inpout32.dll

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs,StdCtrls, ExtCtrls, ComCtrls;

function Inp32(PortAdr: word): byte; stdcall; external 'inpout32.dll';

function Out32(PortAdr: word; Data: byte): byte; stdcall; external 'inpout32.dll';

Функция Inp32(PortAdr) возвращает число (тип – байт), соответствующее коду, находящемся в регистре PortAdr. Функция Out32(PortAdr, Data) возвращает число (Data, тип – байт), которое запишется в регистр PortAdr. Проще сказать Inp32 считывает значение регистра, а Out32 устанавливает значение в регистр. Пример применения функций:

var val1, val2: byte;

val1:= Inp32($378);      // значение регистра «data» запишется в переменную val1

val2:= 54;

Out32($378,val2);         // в регистр «data» запишется число 54 (b 0 0 1 1 0 1 1 0)

При этом следует учитывать, что состояние уровней напряжения на выходных контактах LPT порта соответствует таблице 2 и 3. При необходимости управления отдельными битами регистров можно применить следующие функции преобразований десятичного числа в двоичное и наоборот:

// weight (для byte(8 разр.)) = 128, j = 7; weight( для word (16 разр.)) = 32 768, j = 15 ;

function Dec_Bin(N_dec: integer; weight: integer; _bit: byte): byte;

var i ,j : byte;

mas_bin: array[0..j] of byte;

N_dec: integer;

begin

for i:= 0 to j do

begin

mas_bin:= N_dec div weight;

if mas_bin = 1 then N_dec:= N_dec - weight;

weight:= weight div 2;

end;

Result:= mas_bin[_bit];            // возвращает значение бита (0 или 1) двоичного числа,

// соответствующего N_dec

end;

function Bin_Dec(weight: integer): integer;

var i , j: byte;

mas_bin: array[0..j] of byte;

N_dec: integer;

begin

N_dec:= 0;

for i:= 0 to j do

begin

N_dec:= N_dec + mas_bin * weight;

weight:= weight div 2;

end;

Result:= N_dec;           // возвращает десятичное число, соответствующее двоичному

// в виде массива битов mas_bin [ 0 .. j ]

end;

Пример применения функций:

var bit : byte;

bit := Dec_Bin(Inp32($378))[3]; // переменная bit принимает значение 3-го бита регистра «data»

** Переключение регистра «data» ($378) c «выхода» на « вход»

Возможность использования регистра «data» ($378) в качестве порта ввода определяется в настройках

BIOS для параллельного порта. Следует установить Parallel Port в EPP. Переключение регистра на «вход»

осуществляется программно, путем установки 5-го бита регистра «control» ($37A) в «1» (при этом все биты

регистра «data» устанавливаются в «1»). Следует отметить, что данная процедура возможна не на каждом

компьютере и определяется, кроме настроек, еще и конструктивными особенностями порта LPT или

материнской платы.

Вариант тестовой утилиты управления и считывания состояния регистров LPT представлен на рисунке 4 и приведен в ресурсах к статье [1]:

Заключение

Продолжение смотрите в следующем выпуске журнала «ПРОграммист»…

Ресурсы

. Модули и проекты, использованные в статье http://programmersclub.ru/pro/pro3.zip

. Сайт Валерия Ковтуна с множеством интересных программ для работы с LPT портом

http://valery-us4leh.narod.ru/main.html

Это статья из третьего номера журнала “ПРОграммист”.
Скачать его можно по ссылке.
Ознакомиться со всеми номерами журнала.

Обсудить на форуме – Работа с LPT портом в Дельфи или компьютер в роли управляющего контроллера. Часть 1

Похожие статьи

• Компилятор домашнего приготовления. Часть 4
• Общение между запущенными копиями своих программ
• Близкие контакты третьего вида с Visual Foxpro
• Запись дисков в Delphi средствами IMAPI
• WMI. Wладение Mагической Iнформацией. Часть 2
• Быстрое написание программ на WinAPI
• БПФ. Практика использования
• WMI. Wладение Mагической Iнформацией. часть 1
• Программы для самых маленьких
• Делаем динамические тени на OPENGL. Часть 1