Porty szeregowe i równoległe

Niektórym programom nie wystarcza działanie na samym procesorze czy sprzęcie znajdującym się w komputerze. Czasem trzeba połączyć się z jakimś urządzeniem zewnętrznym, takim jak modem zewnętrzny czy drukarka. Celem tego artykułu jest właśnie pokazanie, jak to zrobić. Przydatny będzie spis przerwań Ralfa Brown'a (RBIL)

Informacje tu zgromadzone pochodzą z książki Art of Assembly autorstwa Randalla Hyde'a i z informacji pochodzących z RBIL. Nie miałem możliwości ich zweryfikowania.

Dostęp przez BIOS

BIOS oferuje nam dostęp tylko do portów szeregowych, za pośrednictwem przerwania int 14h.

1. AH=0 - inicjalizacja portu.
   

   Rejestr AL ma zawierać parametry portu:

   • bity 5-7: szybkość, w bitach na sekundę: 000 - 110bps, 001 - 150bps, 010 - 300bps, 011 - 600bps, 100 - 1200bps, 101 - 2400bps, 110 - 4800bps, 111 - 9600bps.
   • bity 3-4: tryb parzystości: 00 - brak, 01 - nieparzysta, 10 - brak, 11 - parzysta.
   • bit 2: liczba bitów stopu: 0 - 1 bit stopu, 1 - 2 bity stopu.
   • bity 0-1: bity danych: 10 - 7 bitów, 11 - 8 bitów danych

   Rejestr DX ma zawierać numer portu, od 0 dla COM1 do 3 dla COM4.
   Po wykonaniu tej operacji, w AX zwracany jest stan portu (patrz AH=3 poniżej).
   Przykład:

   		mov	ah, 0		; numer funkcji
   		mov	al, 11100011b	; 9600,8,N (brak parzystości),1
   		mov	dx, 0		; COM1
   		int	14h

2. AH=1 - wyślij znak do portu.
   

   DX ma zawierać numer portu, jak powyżej. AL ma zawierać wysyłany znak.
   Jeśli po wykonaniu tej operacji najstarszy bit AH jest jedynką, to wystąpił błąd.
   Przykład:

   		mov	ah, 1		; numer funkcji
   		mov	al, "a"		; znak do wysłania
   		mov	dx, 0		; COM1
   		int	14h

3. AH=2 - odbierz znak z portu.
   

   DX ma zawierać numer portu, jak powyżej.
   Po wykonaniu przerwania int 14h, AL będzie zawierać odebrany znak.
   Jeśli po wykonaniu tej operacji najstarszy bit AH jest jedynką, to wystąpił błąd.
   Przykład:

   		mov	ah, 2		; numer funkcji
   		mov	dx, 0		; COM1
   		int	14h		; znak w AL, jeśli nie ma błędu

4. AH=3 - odczytaj stan portu portu.
   

   DX ma zawierać numer portu, jak powyżej.
   Po wykonaniu przerwania int 14h, AX będzie zawierać stan portu. Znaczenie kolejnych bitów przedstawia tabela:

   Bity statusu portu

   numer	co znaczy
   15	Przekroczenie czasu oczekiwania
   14	Rejestr przesunięcia transmisji (Transmitter shift register) pusty
   13	Rejestr przechowania transmisji (Transmitter holding register) pusty
   12	Błąd wykrywania przerwy
   11	Błąd ramki
   10	Błąd parzystości
   9	Błąd przepełnienia
   8	Dane są dostępne
   7	Wykryto sygnał linii odbiorczej
   6	Wskaźnik dzwonienia
   5	Dane są gotowe (DSR)
   4	Można wysyłać (CTS)
   3	Wykryto sygnał linii odbiorczej delta
   2	Wykryto dzwonek na krawędzi opadającej
   1	Dane delta są gotowe
   0	Można wysyłać dane delta

Dostęp poprzez instrukcje IN i OUT

1. Porty szeregowe.
   

   Dla portów szeregowych przeznaczone są porty sprzętowe: 03F8h-03FFh (COM1), 02E8h-02EFh (COM2), 02F8h-02FFh (COM3), 03E8h-03EFh (COM4).
   Pierwszy z każdej grupy portów (port bazowy) jest portem danych - na niego wysyła się bajty do transmisji i z niego odczytuje się bajty odebrane przez port.
   Port baza+3 jest portem kontroli linii. Ustawia się w nim parametry portu:

   • bity 3-5 to kontrola parzystości: xx0 - brak, 001 - nieparzysta, 011 - parzysta, 101 - wysoka, 111 - niska, xx1 - programowa (x oznacza dowolną wartość).
   • bit 2 określa liczbę bitów stopu: 0 - 1 bit stopu, 1 - 2 bity (jeśli bity danych to 6, 7 lub 8) lub półtora bitu stopu (jeśli bitów danych jest 5).
   • bity 0-1 mówią o ilości bitów danych: 00 - 5 bitów, 01 - 6 bitów, 10 - 7 bitów, 11 - 8 bitów

   Port baza+5 to port stanu linii (tylko do odczytu). Najważniejsze jego bity to:

   • bit 5 - jeśli równy 1, to kontroler może przyjąć kolejny znak do wysłania.
   • bit 2 - błąd parzystości
   • bit 1 - przepełnienie. Poprzedni znak w buforze został stracony.
   • bit 0 - odebrano cały bajt i jest on gotowy do przeczytania.

   Przykład:

   			mov	dx, 3f8h + 5	; status COM1
   		spr_gotowy:
   			in	al, dx
   			test	al, 20h		; sprawdź bit 5
   			jz	spr_gotowy	; czekaj na gotowość
   			mov	dx, 3f8h	; bazowy port COM1
   			mov	al, 55h		; bajt do wysłania
   			out	dx, al		; wyślij bajt

2. Porty równoległe.
   

   Dla portów równoległych przeznaczone są porty sprzętowe: 0278h-027Ah (LPT1), 0378h-037Ah (LPT2).
   Pierwszy z każdej grupy portów (port bazowy) jest portem danych - na niego wysyła się bajty do transmisji i z niego odczytuje się bajty odebrane przez port (w przypadku portów dwukierunkowych).
   Port baza+1 jest portem stanu. Jego najważniejsze bity to:

   • bit 7 - jeśli równy 1, to kontroler jest zajęty.
   • bit 6 - brak potwierdzenia
   • bit 5 - koniec papieru (drukarka)
   • bit 3 - żaden błąd nie wystąpił

   Port baza+2 jest portem kontroli. Nie zawiera żadnych interesujących nas bitów.

Dostęp przez DOS

W DOSie można oczywiście używać przedstawionych powyżej sposobów na dostęp do portów, ale jest też jeszcze jedna możliwość - zapis do plików specjalnych. DOS powinien utworzyć specjalne "urządzenia", których można używać tak samo jak plików, a same dane lądują nie w plikach, a w portach.

Te specjalne urządzenia mają nazwy "COM1", "COM2", "COM3", "COM4", "LPT1", "LPT2" (oczywiście nie wszystkie muszą być obecne na każdym systemie). Otwierając plik o nazwie "COM1" i zapisując do niego dane, tak naprawdę nie zapisujemy ich do żadnego pliku, a są one wysyłane do urządzenia przyłączonego do portu COM1. Dlatego czasem może być problem z utworzeniem realnego pliku o nazwie "COM1", a nawet jeśli da się go stworzyć, to zapisywane do niego dane mogą nie trafiać tam, gdzie byśmy tego oczekiwali.

Tych urządzeń można używać jak normalnych plików, a to opisałem w swoim kursie.