Hardware - A interface Paralela

Hardware - A interface Paralela

06/06/2018

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  A continuação dos estudos das funcionalidades do chip Super I/O! O tema detalhado neste artigo é a interface paralela, conhecida popularmente como "porta paralela".

  A porta paralela foi criada pela IBM nos anos 1980 para ser integrada a linha de computadores pessoais pois, havia a necessidade de uma interface para impressoras, especialmente as da fabricante Centronics. As impressoras da Centronics utilizavam uma interface com 36 pinos e a IBM resolveu que apenas 25 deles seriam úteis, da mesma forma que foi feita com a interface serial que, inicialmente possuía 25 pinos (conector DB25) e após a integração nos computadores da IBM, apenas 9 pinos foram utilizados (conector DE9).

  Com o passar dos anos, a interface foi sofrendo com a evolução das impressoras e computadores, fazendo com que a IBM e empresas parceiras que utilizavam a interface, criassem novas revisões deste meio de comunicação. Todas as revisões serão detalhadas neste artigo. A interface paralela foi utilizada também em scanners, câmeras digitais e zip drives antigos.

  Com a chegada do padrão USB (Universal Serial Bus) no final dos anos 1990, a interface paralela, com o tempo, perdeu sua funcionalidade principal, que era conectar o PC a uma impressora e, passou a "servir pra bonito" nos computadores. Por incrível que pareça, em 2016 ainda era possível encontrar placas-mãe novas com suporte a porta paralela. Hobbystas podem utiliza-la para fazer projetinhos simples, como por exemplo, um pisca-pisca programado e acionado pelo computador ou um gravador de PIC ou outros chips e circuitos digitais simples mas, funcionalidades oficiais não são mais atribuídas a portas paralelas a anos e anos.

  A porta paralela utiliza um conector DB25, de 25 pinos, dispostos em duas linhas. A pinagem do conector é disposta abaixo:

   A interface paralela se chama paralela pois, como você pode ver no diagrama de pinos acima, são 8 linhas de dados (os pinos 0 a 7), o que significa que 1 Byte (8 bits) podem ser transmitidos por vez, diferente da interface serial que possui apenas 1 linha de dados e que transmite 1 bit por vez. Desta forma, a porta paralela possuí uma taxa de transferência maior e se torna melhor que a serial. Somente com a criação dos pares diferenciais que, a comunicação em série se tornou mais viável e muito mias utilizada que a interface paralela e outros meios de comunicação que utilizam vários fios para transmitir dados.

  A linha "strobe" é utilizada para marcar o fim e o início da transferência. Como assim? Enquanto as linhas de dados estão ociosas o sinal de strobe é HIGH mas, quando um dado é transmitido, imediatamente o sinal cai para LOW e só volta para HIGH quando a transferência é finalizada.

   A porta paralela prevê um circuito padrão entre o controlador e o conector. Selecionamos três diagramas elétricos para você conhecer mais a fundo esta interface! Observe as imagens abaixo:

 Esquema elétrico da porta paralela da placa-mãe GBT GA-8VM800M

 

 Esquema elétrico da porta paralela da placa-mãe GBT GA-6VEML Rev.: 1.0

 

 Esquema elétrico da porta paralela da placa-mãe Foxconn 748A01

 

  A interface paralela possui três revisões, ou melhor dizendo, três modos de operação: o SPP, o EPP e o ECP.

 

O Modo SPP (Standard Parallel Port)

  Logo que a interface paralela começou a ficar popular, viu-se que, o computador ficava preso a transmissão pois, a impressora era muito mais lenta para processar e imprimir o documento e a CPU tinha que ficar esperando o envio de dados terminar. Para sanar este problema, um buffer de memória cache com alguns Bytes foi adicionado ao chip controlador das impressoras. Com isso, o computador poderia enviar o arquivo a ser impresso direto para a memória da impressora e assim ficar livre e partir para outro processo.

  Inicialmente, a interface paralela servia só para enviar dados do computador para a impressora, ou seja, ela era unidirecional. Os únicos meios que a impressora tinha para se comunicar com o computador era pelas linhas "Ocupado", "Selecionar", "Fim do papel" e "Error". Com a chegada de scanners, câmeras digitais e Zip drives com interface paralela, sentiu-se a necessidade de mudar o funcionamento da porta, já que, estes dispositivos precisam mandar dados (fotos, músicas, arquivos, imagens digitalizadas) para o computador. A interface paralela sofreu mais uma modificação, desta vez, para torna-la bidirecional.

  As linhas "Ocupado", "Selecionar", "Fim do papel" e "Error" foram utilizadas para enviar dados e não só os comandos de impressoras para o computador. Desta forma, foi necessário modificar os circuitos que controlavam essas linhas para que o computador entendesse quando era enviado um comando ou um dado a ele. O problema é que, eram apenas 4 linhas para envio de dados, ou seja, meio Byte (meio Byte é igual a 1 Nibble).

  A porta paralela tinha a capacidade de transferir do computador para o periférico conectado 150 KB/s teóricos e, a comunicação inversa, ou seja, do periférico para o computador era só de 75 KB/s teóricos devido ao envio de apenas 1 Nibble por vez. Isto fez com que, por exemplo, uma foto de alta qualidade produzida por uma câmera digital, levasse dezenas de minutos para ser transferida para o computador, via interface paralela.

 

O Modo EPP (Enhanced Parallel Port)

  Este modo foi uma evolução do SPP. A comunicação entre o processador e o controlador da porta paralela aumentou de 8 para 32 bits e a comunicação entre a porta e o dispositivo conectado passou a ser de 2 MB/s teóricos (na realidade chegava a 800 KB/s). O conector não mudou, apenas a velocidade de transferência foi aumentada.

  Com o aumento da taxa de transferência, foi necessário reforçar o isolamento do cabo utilizado na porta paralela, portanto muitos dispositivos  com suporte a EPP já passaram a ser produzidos com um cabo reforçado. É comum pessoas dizerem que este cabo é "bidirecional" mas, não é bem assim. O modo de funcionamento da porta paralela é o mesmo e a única mudança, como eu já disse, é o isolamento do cabo contra interferências eletromagnéticas. Por a taxa de transferência ser mais alta, o cabo deve ter um isolamento melhor afim de evitar ruídos. Caso seja utilizado o modo EPP com um cabo comum, haverá erros na transferência devido as interferências e a porta passará a funcionar no modo SPP.

 

O modo ECP (Extended Cap abilities Port)

  Este modo foi o último desenvolvido afim de melhorar o desempenho da porta paralela. Nesta revisão, para aumentar a taxa de transferência, foi utilizado o algoritmo RLE (Run Length Encoded - Comprimento de Percurso Codificado) para a compactação dos dados, reduzindo em até 64 vezes o tamanho de uma informação para envia-la.

  No modo ECP também foi incluído o DMA (Direct Memory Access) para que as transferências possam ser feitas sem o conhecimento do processador, o deixando livre para outros processos. Ao configurar o canal DMA no BIOS do computador, opte por usar o DMA3 pois, o DMA1 é o default para muitas placas de som e para a porta paralela, podendo assim, gerar conflitos no funcionamento.

  A taxa de transferência foi mantida igual ao padrão EPP e o uso do cabo com isolamento reforçado também é obrigatório. A principal vantagem do modo ECP é não deixar o processador do computador ocupado com os envios e recebimentos de dados da porta paralela.

 

  Devemos também falar de compatibilidade! Um computador atual que ainda tenha suporte a porta paralela vem com os três modos de operação e você deverá saber qual modo que o dispositivo conectado à porta trabalha. Se você configurar o modo ECP e o dispositivo conectado trabalha apenas com o modo EPP, ele não irá funcionar corretamente. Para isso foi criada a opção "EPP+ECP" ou EPP&ECP" no BIOS, desta forma, o computador verifica qual o padrão utilizado de forma automática. O modo SPP (o modo mais antigo) só deve ser utilizado caso o dispositivo conectado não funcione com os outros modos, já que, por ser o primeiro modo lançado, o SPP está presente em todos os controladores de porta paralela e é a solução para problemas de compatibilidade.

 

  Para que haja comunicação do hardware com o circuito controlador da porta paralela no computador também há endereços. A porta paralela é rotulada com a sigla LPT, que significa Local Printer Terminal. Para o LPT1 é utilizado o endereço 378h (378 hexadecimal que vale 888 em decimal) e, para a LPT2 o endereço 278h (278 hexadecimal que vale 632 em decimal). Normalmente, os computadores possuem 1 ou 2 portas paralelas e por isso informei apenas o LPT1 e LPT2. Caso seja atribuído o mesmo endereço para duas ou mais portas, haverá um conflito entre as portas e nenhum dispositivo conectado a elas irá responder corretamente.

  Com a porta paralela também foi possível criar redes locais em topologia de anel. Isso começou com a chegada do Windows 95. Bastava ligar um PC no outro e configurar a rede pelo Windows, que já vinha com esta funcionalidade. Veja a imagem da topologia anel abaixo:

 

  Como eu disse, em pleno 2016 ainda era possível encontrar placas-mãe com suporte a porta paralela, até porque, o controlador desta é componente do Super I/O, um chip relativamente simples e barato de se construir e que está em todas as placas-mãe, seja em um encapsulamento QFP100, QFP128 ou até mesmo integrado a Ponte Sul.

  Se você fizer uma pesquisa no Mercado Livre e outros sites de compra pela internet verá que, existem também placas PCI Express x1 e PCI com suporte a uma porta paralela e duas seriais. São placas adaptadoras novas com estas interfaces super antigas!

 

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FONTES e CRÉDITOS

 

Texto, diagramas / tabelas e imagens: Leonardo Ritter

Fontes: Passei Direto; wikipedia (somente artigos com fontes verificadas); Biblioteca do Hardware Central.

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