并行接口概述

通常所說的并行接口一般稱為Centronics接口，也稱IEEE1284，最早由Centronics Data Computer Corporation公司在20世紀(jì)60年代中期制定。Centronics公司當(dāng)初是為點(diǎn)陣行式打印機(jī)設(shè)計的并行接口，1981年被IBM公司采用，后來成為IBM PC計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。它采用了當(dāng)時已成為主流的TTL電平，每次單向并行傳輸1字節(jié)(8-bit)數(shù)據(jù)，速度高于當(dāng)時的串行接口(每次只能傳輸1bit)，獲得廣泛應(yīng)用，成為打印機(jī)的接口標(biāo)準(zhǔn)。1991年，Lexmark、 IBM、Texas instruments等公司為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍而與其他接口競爭，改進(jìn)了Centronics接口，使它實現(xiàn)更高速的雙向通信，以便能連接磁盤機(jī)、磁帶機(jī)、光盤機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等計算機(jī)外部設(shè)備(簡稱外設(shè))，最終形成了IEEE1284-1994標(biāo)準(zhǔn)，全稱為"Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers"，數(shù)據(jù)率從10KB/s提高到可達(dá)2MB/s(16Mbit/s)。但事實上這種雙向并行通信并沒有獲得廣泛使用，并行接口仍主要用于打印機(jī)和繪圖儀，其他方面只有的少量設(shè)備應(yīng)用，這種接口一般被稱為打印接口或LPT接口 。

并行接口通信原理

并行接口通信原理 并行接口中各位數(shù)據(jù)都是并行傳送的，它通常是以字節(jié)(8位)或字節(jié)(16位)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

如附圖所示，圖中的并行接口是一個雙通道的接口，能完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。其中，數(shù)據(jù)的輸入/輸出是由輸入/輸出緩沖器來實現(xiàn)的，狀態(tài)寄存器提供狀態(tài)信息供CPU查詢，控制寄存器接收來自CPU的各種控制命令。

在數(shù)據(jù)輸入過程中：輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)送給接口同時使“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”有效。接口把數(shù)據(jù)送給輸入緩沖寄存器時，使“數(shù)據(jù)輸入回答”信號有效，當(dāng)外設(shè)收到應(yīng)答信號后，就撤消“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”和數(shù)據(jù)信號。同時，狀態(tài)寄存器中的相應(yīng)位(“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”)有效，以供CPU查詢。當(dāng)然，也可采用中斷方式，向CPU發(fā)出中斷請求。CPU在讀取數(shù)據(jù)后，接口會自動將狀態(tài)寄存器中的“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”位復(fù)位。然后，CPU進(jìn)入下一個輸入過程。

在數(shù)據(jù)輸出過程中：當(dāng)CPU輸出的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器后，接口會自動清除狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且把數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備，輸出設(shè)備收到數(shù)據(jù)后，向接口發(fā)一個應(yīng)答信號，告訴接口數(shù)據(jù)已收到，接口收到信號后，將狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位置“1”。然后，CPU進(jìn)入下一個輸出過程。

并行接口分類

在IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)中定義了多種并行接口模式，常用的有以下三種：

SPP　(Standard Parallel Port)　標(biāo)準(zhǔn)并行接口

EPP　(Enhanced Parallel Port)　增強(qiáng)并行接口

ECP　(Extended Capabilities Port)　擴(kuò)展功能并行接口

這幾種模式因硬件和編程方式的不同，傳輸速度可以從50K Bits/秒到2MB/秒不等。一般用以從主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)到打印機(jī)、繪圖儀或其它數(shù)字化儀器的接口，是一種叫Centronics的36腳彈簧式接口(通常主機(jī)上是25針D型接口，打印機(jī)上是36針Centronics接口)。

并行接口主要特點(diǎn)

并行接口是指數(shù)據(jù)的各位同時進(jìn)行傳送，其特點(diǎn)是傳輸速度快，但當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時，就導(dǎo)致通信線路復(fù)雜且成本提高。

并行接口電纜

性能要求

并行接口電纜

并行接口電纜 最早的Centronics并口電纜長度為2米，且只能支持10KB/s的數(shù)據(jù)率傳輸，對性能要求不高。為了把數(shù)據(jù)率提高到2MB/s以上，對IEEE1284電纜提出許多特殊要求：

1) 因為是并行數(shù)據(jù)，為避免傳輸時各BIT數(shù)據(jù)間的串?dāng)_，每條數(shù)據(jù)線都需要配合一條地線，形成雙絞線結(jié)構(gòu);

2) 每對信號和返回地線間的不平衡特性阻抗為62歐±6歐(在頻帶4M-16MHz上);

3) 線間串?dāng)_不超過10%;

4) 電纜有屏蔽層，并與接頭的屏蔽殼連接，使用360度包裹。

并行接口串、并口

串口形容一下就是：一條車道，而并口就是有8個車道同一時刻能傳送8位(一個字節(jié))數(shù)據(jù)。

但是并不是并口快。由于8位通道之間的互相干擾，傳輸時速度就受到了限制。而且當(dāng)傳輸出錯時，要同時重新傳8個位的數(shù)據(jù)。而串口沒有干擾，傳輸出錯后重發(fā)一位就可以了，所以要比并口快。串口硬盤就是這樣被人們重視的。

并行接口連接器

IEEE1284接口連接器

IEEE1284接口連接器 并行接口，通常主機(jī)上是25針D型接口，打印機(jī)上是36針彈簧式接口(Centronics接口)。

IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3種連接器，分別稱為A、B、C型：[1]

A型

DB-25孔型插座(母頭)

DB-25孔型插座(母頭) 25PIN DB-25連接器，只用于主機(jī)端。

DB-25孔型插座(也稱FEMALE或母頭)，用于PC機(jī)上，外形如附圖：

這種A型的DB-25針型插頭(也稱

DB-25針形電纜插頭(公頭)

DB-25針形電纜插頭(公頭) MALE或公頭)，因為尺寸較小，也有少數(shù)小型打印機(jī)(如POS機(jī)打印機(jī)等)使用(非標(biāo)準(zhǔn)使用)，但電纜要短。[1]

B型

36PIN Centronics電纜插頭

36PIN Centronics電纜插頭 36PIN 0.085inch間距的Champ連接器，帶卡緊裝置，也稱Centronics連接器，只用于外設(shè)。

36PIN Centronics插座

36PIN Centronics插座 36PIN Centronics插座(SOCKET或FEMALE)，用于打印機(jī)上。[1]

C型

Mini-Centronics 36PIN插座

Mini-Centronics 36PIN插座 新增加的Mini-Centronics 36PIN連接器，也稱為half-pitch Centronics 36 connector (HPCN36)，也有稱MDR36，36PIN 0.050inch間距，帶夾緊裝置，既可用于主機(jī)，也可用于外設(shè)，應(yīng)用還不夠普遍，因有競爭力的新的接口標(biāo)準(zhǔn)的不斷出現(xiàn)，普及應(yīng)用很難。

新接口還增加了兩個信號線Peripheral Logic High和Host Logic High，用于通過電纜能檢測到另一端是否打開電源。

典型電纜

典型的IEEE1284 電纜有如下6種，標(biāo)準(zhǔn)長度為10、20、30英尺(約3、7、10米)：

AMAM ：Type A Male to Type A Male(一般用于計算機(jī)間互聯(lián))

AMAF ：Type A Male to Type A Female(一般用于延長線或連接A型口并行打印機(jī))

AB ：Type A Male to Type B Plug(一般用于連接計算機(jī)和普通B型口打印機(jī))

AC ：Type A Male to Type C Plug

BC ：Type B Plug to Type C Plug

CC ：Type C Plug to Type C Plug

其中前3種為常用的電纜，后3種是與新增加的C型接口相關(guān)的電纜。

并行接口鏈?zhǔn)竭B接

依照IEEE 1284鏈?zhǔn)竭B接規(guī)格書，一個并口最多可以連接8個設(shè)備，而每個鏈?zhǔn)竭B接設(shè)備擁有2個并口連接器，1個主連接器(host connector)和一個直通連接器(pass through connector)。主機(jī)連到第一個設(shè)備的主連接器，其直通連接器連接下一個設(shè)備的主連接器，依次連接。而不支持鏈?zhǔn)竭B接的設(shè)備可接在最后1個設(shè)備的直通連接器上。不過常見的都是一對一連接，很少能見到這種設(shè)備。

并行接口發(fā)展困境

電腦中的接口是主機(jī)與外部設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)的“大動脈”，隨著處理器速度的節(jié)節(jié)攀升，接口的數(shù)據(jù)傳輸速度也需要逐步提高，否則就會成為電腦發(fā)展的瓶頸。

并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)向來是提高數(shù)據(jù)傳輸率的重要手段，但是，進(jìn)一步發(fā)展卻遇到了障礙。首先，由于并行傳送方式的前提是用同一時序傳播信號，用同一時序接收信號，而過分提升時鐘頻率將難以讓數(shù)據(jù)傳送的時序與時鐘合拍，布線長度稍有差異，數(shù)據(jù)就會以與時鐘不同的時序送達(dá)，另外，提升時鐘頻率還容易引起信號線間的相互干擾，導(dǎo)致傳輸錯誤。因此，并行方式難以實現(xiàn)高速化。從制造成本的角度來說，增加位寬無疑會導(dǎo)致主板和擴(kuò)充板上的布線數(shù)目隨之增加，成本隨之攀升。

在外部接口方面，IEEE 1284并行口的速率可達(dá)300kBps，傳輸圖形數(shù)據(jù)時采用壓縮技術(shù)可以提高到2MBps，而RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行口的數(shù)據(jù)傳輸率通常只有20kbps，并行口的數(shù)據(jù)傳輸率無疑要勝出一籌。因此并行口一直是打印機(jī)首選的連接方式。對于僅傳輸文本的針式打印機(jī)來說，IEEE 1284并行口的傳輸速度可以說是綽綽有余的。但是，對于一再提速的激光打印機(jī)來說，情況發(fā)生了變化。筆者使用愛普生6200L在打印2MB圖片時，速度差異不甚明顯，但在打印7.5MB大小的圖片文件時，從點(diǎn)擊“打印”到最終出紙，使用USB接口用了18秒，而使用并行口時，用了33秒。這一測試結(jié)果說明，現(xiàn)行的并行口對于時下流行的激光打印機(jī)來說，已經(jīng)力難勝任了。

不過，“在相同頻率下并行通信速度更高”這個基本的道理是永遠(yuǎn)不會錯的，通過增加位寬來提高數(shù)據(jù)傳輸率的并行策略仍將發(fā)揮重要作用。

技術(shù)進(jìn)步周而復(fù)始，以至無窮，沒有一項技術(shù)能夠永遠(yuǎn)適用。電腦技術(shù)將來跨入THz時代后，對信號傳輸速度的要求會更高，USB和FireWire等新串行接口所使用的差分傳輸技術(shù)是否還能滿足未來要求，是否需要另一種更好的技術(shù)來完成頻率的另一次突破，這些都需要人們共同關(guān)注 。