پورت موازی یا پورت پرینتر (Parallel Port)
در زیر علل سادکی کار با پورت
موازی ذکر شده است:
1. عدم نیاز به مدار رمز گشا و دکودر مانند کارت های توسعه .
2. استفاده از انتقال اطلاعات به روش موازی و عدم نیاز به پروتکل پیچیده.
3. در دسترس بودن این پورت ، برای همه کامپیوتر ها .
4. عدم نیاز به تنظیمات اولیه پیچیده .
5. سریع تر بودن نسبت به پورت سری .
6. دسترسی سخت افزاری و نرم افزاری ساده به هر کدام از پینهای این پورت .
پورت موازی معمولا بر روی مادر بورد کامپیوتر ها موجود است ، ولی با تهیه و نصب یک کارت IO تعداد آنها را میتوان افزایش داد . اما با وجود تمام این مزایا این پورت دارای معایبی می باشد که در زیر به آن اشاره شده است:
1. هزینه بسیار انتقال اطلاعات .
2. برد بسیار کم .
3. سرعت انتقال اطلاعات بسیار پایین تر از پروتکل هایی مانند USB است .
4. اگر در ارسال یکی از این پین ها مشکلی ایجاد شود پیدا کردن آن بسیار مشکل است .در حقیقت در این روش خطا یابی دشوار است .
5. امکان از دست دادن اطلاعات و یا احتمال دریافت اطلاعات تکراری در این روش بسیار زیاد است .
آدرس پورت موازی
برای دست یابی به هر قسمت از یک کامپیوتر ، دانستن آدرس آن بخش لازم و ضروری است .پورت موازی نیز مانند هر رابط دیگری نیاز به آدرس دارد و با دانستن آن آدرس ، دریافت و ارسال اطلاعات به درگاه میسر میشود .پس از ارسال اطلاعات به آدرس پورت ،سخت افزار متصل به درگاه آنها را دریافت کرده و به کار میگیرد.
نکته بسیار مهم در آدرسها این است که رابطها ، دارای آدرس واحدی نیستند به عنوان مثال در پورت موازی سه آدرس ، برای کارهای مختلف در نظر گرفته شده است . از این رو تمام رابطها دارای یک آدرس پایه است که بقیه آدرسها را از آدرس پایه میتوان استخراج کرد.
مشخصات پورت موازی :
در پورت موازی مانند هر رابط دیگری مشخصه های آن (feature) آن نقش مهمی در طراحی های سخت افزاری دستگاه جانبی دارند .
1. برد ارسال اطلاعات: حد اکثر طول سیمی را که معمولا میتوان از آن در پورت موازی استفاده کرد ، سه متر است .برای افزایش این مقدار باید اطلاعات بافر شوند و از ارسال مستقیم داده ها جلو گیری کرد .
2. حد اکثر سرعت اطلاعات: در برخی موارد لازم می شود که اطلاعات را با سرعت بیشتری انتقال داد . سرعت بیشتر از Mb/s2 سیستم را دچار مشکل می کند یکی از شایع ترین این مشکلها نویز های وارده به اطلاعات است برای جلو گیری از این پدیده میتوان از سیمهای شیلد استفاده کرد. البته در بعضی مواقع این روش هم تاثیری نخواهد داشت .
3. مقاومت خروجی مقاومت خروجی این پورت Ω470 است . در بسیاری از طراحی هایی که برای سخت افزار دستگاه جانبی متصل به پورت موازی انجام میگیرد مقدار این مقاومت باید محاسبه شود .
4. محدودیت جریان خروجی: این مورد یکی از مشکلات شایع در طراحی سخت افزار دستگاه جانبی است . در مدار متصل به پورت موازی باید این جریان و مقاومت Ω470 را در نظر گرفت . در صورتی که بیشتر از مقدار ذکر شده از یکی از پینها جریان کشیده شود احتمال صدمه به پورت زیاد است بنا بر این باید دقت داشت که در خروجی پورت ، مقاومتی با مقدار حد اقل Ω330 قرار داد . باید از اتصال مستقیم دیودها و LEDها به پورت حذر کرد ، زیرا با روشن شدن آن جریان زیادی از پورت کشیده خواهد شد .
5. محدودیت خروجی یکی دیگر از معایب پورت موازی محدودیت در خروجی و ورودی های این درگاه است ، زیرا حد اکثر ورودی 13 و حد اکثر خروجی 12 عدد است ، و همچنین به علت اینکه پورت اطلاعات یا تماما ورودی یا تماما خروجی است ، از کل IO ها به طور همزمان نمیتوان استفاده کرد .
6. نویز این مشکل در تمام مدارهای الکترونیکی ممکن است پیش بیاید پس در سخت افزار متصل به پورت موازی باید برای آن فکری کرد یکی از شایع ترین مواردی که در آن ممکن است نویز پیش بیاید ، پروژههای قدرت هستند (یعنی مدار هایی که با موتور ها و جریان های بزرگی کار میکنند ).قطع و وصل شدن و تغییر جهت موتور ها و یا جریان ها نویز شدیدی را به مدار واسط و حتی به مادر بورد وارد می سازد بهترین راه برای رفع این مشکل استفاده از قطعات ایزوله کننده است .یکی از این قطعات الکترونیکی اوپتوکوپلر است.اما در این پروژه به علت اینکه فاصله ی هر روشن و خاموش شدن پین ها در حد میکرو ثانیه است استفاده از این روش ممکن نیست . زیرا در این فاصله زمانی کوتاه دیود نوری فرصت روشن و خاموش شدن پیدا نمی کند.
طراحی سخت افزار برای پورت موازی :
همانطور که در قسمت قبل توضیح داده شد برای انتقال اطلاعات به فواصل دور باید اطلاعات بافر شوند زیرا هرچه طول سیم ارتباطی بیشتر باشد نویز وارد به اطلاعات نیز بیشتر خواهد شد(البته در این پروژه از 1متر سیم شیلد استفاده شده است که نویز به حد اقل برسد و نیازی به بافر نباشد اما برای مواردی که نیاز به برد بالا می باشد) برای جلوگیری از بوجود آمدن نویز باید از یکی از بافرهای زیر استفاده شود .
1. استفاده از یک ترانزیستور و بستن آن به انتهای سیم انتقال اطلاعات
در این مدار زمانی که پورت 5 ولت را به مدار میفرستد ترانزیستور ولتاژ 5 ولت منبع تغذیه را به زمین منتقل میکند و ولتاژی به درایور نمی رسد و زمانی که پورت 0 ولت را می فرستد ترانزیستور از مدار حذف شده و 5 ولت از منبع تغذیه به درایور میرسد بدین ترتیب موج پله تولید میشود . در این روش اگر نویزی قبل از ترانزیستور باشد پس از آن حذف خواهد شد و موج پله ی بدون نویز به درایور میرسد.
2. ULN2803
اساس کار این IC همانند ترانزیستر بالا است با این تفاوت که این IC به تنهایی توانایی بافر کردن حد اکثر 8 پین را به طور همزمان دارا میباشد
1. عدم نیاز به مدار رمز گشا و دکودر مانند کارت های توسعه .
2. استفاده از انتقال اطلاعات به روش موازی و عدم نیاز به پروتکل پیچیده.
3. در دسترس بودن این پورت ، برای همه کامپیوتر ها .
4. عدم نیاز به تنظیمات اولیه پیچیده .
5. سریع تر بودن نسبت به پورت سری .
6. دسترسی سخت افزاری و نرم افزاری ساده به هر کدام از پینهای این پورت .
پورت موازی معمولا بر روی مادر بورد کامپیوتر ها موجود است ، ولی با تهیه و نصب یک کارت IO تعداد آنها را میتوان افزایش داد . اما با وجود تمام این مزایا این پورت دارای معایبی می باشد که در زیر به آن اشاره شده است:
1. هزینه بسیار انتقال اطلاعات .
2. برد بسیار کم .
3. سرعت انتقال اطلاعات بسیار پایین تر از پروتکل هایی مانند USB است .
4. اگر در ارسال یکی از این پین ها مشکلی ایجاد شود پیدا کردن آن بسیار مشکل است .در حقیقت در این روش خطا یابی دشوار است .
5. امکان از دست دادن اطلاعات و یا احتمال دریافت اطلاعات تکراری در این روش بسیار زیاد است .
آدرس پورت موازی
برای دست یابی به هر قسمت از یک کامپیوتر ، دانستن آدرس آن بخش لازم و ضروری است .پورت موازی نیز مانند هر رابط دیگری نیاز به آدرس دارد و با دانستن آن آدرس ، دریافت و ارسال اطلاعات به درگاه میسر میشود .پس از ارسال اطلاعات به آدرس پورت ،سخت افزار متصل به درگاه آنها را دریافت کرده و به کار میگیرد.
نکته بسیار مهم در آدرسها این است که رابطها ، دارای آدرس واحدی نیستند به عنوان مثال در پورت موازی سه آدرس ، برای کارهای مختلف در نظر گرفته شده است . از این رو تمام رابطها دارای یک آدرس پایه است که بقیه آدرسها را از آدرس پایه میتوان استخراج کرد.
مشخصات پورت موازی :
در پورت موازی مانند هر رابط دیگری مشخصه های آن (feature) آن نقش مهمی در طراحی های سخت افزاری دستگاه جانبی دارند .
1. برد ارسال اطلاعات: حد اکثر طول سیمی را که معمولا میتوان از آن در پورت موازی استفاده کرد ، سه متر است .برای افزایش این مقدار باید اطلاعات بافر شوند و از ارسال مستقیم داده ها جلو گیری کرد .
2. حد اکثر سرعت اطلاعات: در برخی موارد لازم می شود که اطلاعات را با سرعت بیشتری انتقال داد . سرعت بیشتر از Mb/s2 سیستم را دچار مشکل می کند یکی از شایع ترین این مشکلها نویز های وارده به اطلاعات است برای جلو گیری از این پدیده میتوان از سیمهای شیلد استفاده کرد. البته در بعضی مواقع این روش هم تاثیری نخواهد داشت .
3. مقاومت خروجی مقاومت خروجی این پورت Ω470 است . در بسیاری از طراحی هایی که برای سخت افزار دستگاه جانبی متصل به پورت موازی انجام میگیرد مقدار این مقاومت باید محاسبه شود .
4. محدودیت جریان خروجی: این مورد یکی از مشکلات شایع در طراحی سخت افزار دستگاه جانبی است . در مدار متصل به پورت موازی باید این جریان و مقاومت Ω470 را در نظر گرفت . در صورتی که بیشتر از مقدار ذکر شده از یکی از پینها جریان کشیده شود احتمال صدمه به پورت زیاد است بنا بر این باید دقت داشت که در خروجی پورت ، مقاومتی با مقدار حد اقل Ω330 قرار داد . باید از اتصال مستقیم دیودها و LEDها به پورت حذر کرد ، زیرا با روشن شدن آن جریان زیادی از پورت کشیده خواهد شد .
5. محدودیت خروجی یکی دیگر از معایب پورت موازی محدودیت در خروجی و ورودی های این درگاه است ، زیرا حد اکثر ورودی 13 و حد اکثر خروجی 12 عدد است ، و همچنین به علت اینکه پورت اطلاعات یا تماما ورودی یا تماما خروجی است ، از کل IO ها به طور همزمان نمیتوان استفاده کرد .
6. نویز این مشکل در تمام مدارهای الکترونیکی ممکن است پیش بیاید پس در سخت افزار متصل به پورت موازی باید برای آن فکری کرد یکی از شایع ترین مواردی که در آن ممکن است نویز پیش بیاید ، پروژههای قدرت هستند (یعنی مدار هایی که با موتور ها و جریان های بزرگی کار میکنند ).قطع و وصل شدن و تغییر جهت موتور ها و یا جریان ها نویز شدیدی را به مدار واسط و حتی به مادر بورد وارد می سازد بهترین راه برای رفع این مشکل استفاده از قطعات ایزوله کننده است .یکی از این قطعات الکترونیکی اوپتوکوپلر است.اما در این پروژه به علت اینکه فاصله ی هر روشن و خاموش شدن پین ها در حد میکرو ثانیه است استفاده از این روش ممکن نیست . زیرا در این فاصله زمانی کوتاه دیود نوری فرصت روشن و خاموش شدن پیدا نمی کند.
طراحی سخت افزار برای پورت موازی :
همانطور که در قسمت قبل توضیح داده شد برای انتقال اطلاعات به فواصل دور باید اطلاعات بافر شوند زیرا هرچه طول سیم ارتباطی بیشتر باشد نویز وارد به اطلاعات نیز بیشتر خواهد شد(البته در این پروژه از 1متر سیم شیلد استفاده شده است که نویز به حد اقل برسد و نیازی به بافر نباشد اما برای مواردی که نیاز به برد بالا می باشد) برای جلوگیری از بوجود آمدن نویز باید از یکی از بافرهای زیر استفاده شود .
1. استفاده از یک ترانزیستور و بستن آن به انتهای سیم انتقال اطلاعات
در این مدار زمانی که پورت 5 ولت را به مدار میفرستد ترانزیستور ولتاژ 5 ولت منبع تغذیه را به زمین منتقل میکند و ولتاژی به درایور نمی رسد و زمانی که پورت 0 ولت را می فرستد ترانزیستور از مدار حذف شده و 5 ولت از منبع تغذیه به درایور میرسد بدین ترتیب موج پله تولید میشود . در این روش اگر نویزی قبل از ترانزیستور باشد پس از آن حذف خواهد شد و موج پله ی بدون نویز به درایور میرسد.
2. ULN2803
اساس کار این IC همانند ترانزیستر بالا است با این تفاوت که این IC به تنهایی توانایی بافر کردن حد اکثر 8 پین را به طور همزمان دارا میباشد