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Der IEEE 1284 Standard definiert eine parallele Schnittstelle zur bi-direktionalen Übertragung von Daten zwischen PCs und unterschiedlichen Peripheriegeräten (Drucker, Fax, Scanner, Laufwerke etc.). Der IEEE 1284 Standard wurde 1994 verabschiedet und löste damit offiziell die weitverbreitete Centronics-Schnittstelle ab, die bis dato nur ein "Quasi-Standard" war. IEEE 1284 definiert die elektrischen Eigenschaften der Schnittstellen, die zu verwendenden Protokolle und die zugehörigen Kabel. Erstmals in der Geschichte der IEEE wurde ein Gütesiegel "1284 Compliant" eingeführt und über entsprechende "Compliance Tests" nachgedacht (siehe Historie).
Ziel war es, den "Quasi-Standard Centronics" mit seinen unzähligen Varianten und Kompatibilitätsproblemen abzulösen. Ebenso sollte eine moderne, bidirektionale Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle geschaffen werden um beliebige Peripheriegeräte an PCs anzuschließen. Diese ursprüngliche Rolle hat inzwischen weitgehend der USB übernommen.
Die Centronics-Schnittstelle ist eine in den 1970er-Jahren vom gleichnamigen Druckerhersteller entwickelte Schnittstelle mit paralleler Datenübertragung. An einer Centronics-Schnittstelle kann nur ein Gerät angeschlossen werden. Sie wurde sehr bald auch von anderen Druckerherstellern übernommen und dadurch zum Quasi-Standard.
Eine offizielle, funktional stark erweiterte Spezifikation gibt es seit 1994 als Teil des IEEE 1284 Standard (Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers). Das IEEE 1284 Komitee ist aus der Network Printing Alliance hervorgegangen.
Schnittstellen
Der Standard sieht für die Schnittstellen von Rechner (Host)und Peripheriegerät (Peripheral) zwei Stufen der Kompatibilität vor:
Level 1 Eine leicht verbesserte Version der bis dato existenten Schnittstelle.
Level 2 Eine deutlich verbesserte Schnittstelle.
Ein Produkt mit Level 1 Schnittstelle nennt sich "IEEE 1284 I", eines mit Level 2 Schnittstelle nennt sich "IEEE 12384 II".
Kabel und Stecker
Die IEEE1284 definiert ein doppelt geschirmtes 36-adriges "Twisted Pair" Kabel mit 18 Aderpaaren.
Drei mögliche Steckertypen werden verwendet:: Typ A - Der bekannte 25-polig D-Sub-Stecker Typ B - Der bekannte 36-polige "Centronics"-Stecker Typ C - Eine elektrisch verbesserte und kompaktere Variante des Centronics-Steckers, ebenfalls 36-polig mit "Schnappverriegelung". Typ C wird auch "Mini Centronics" genannt. Er hat sich nicht durchgesetzt.
Jede Kombination dieser Steckverbinder ist möglich, ebenso die Verwendung von Stecker oder Buchsen am Kabel. Nach IEEE 1284-Terminologie ist beispielsweise ein "AB-Kabel" das klassische "IBM-Druckerkabel". Ein "AC-Kabel" hat rechnerseitig einen Stecker 25-polig D-SUB Stecker und druckerseitig den neuen "Mini Centronics". Eine andere (nichtoffizielle) Schreibweise unterscheidet zusätzlich zwischen Buchse und Stecker. Dabei steht "M" für male (Stecker) und "F" für female (Buchse). Ein "AMAF-Kabel" ist somit ein Verlängerungskabel mit 25-poligen D-Sub-Stecker und 25-poliger D-Sub-Buchse.
Der IEEE 1284 Standard gibt dabei die Belegung der unterschiedlichen Kabel vor. Denn es ist wichtig, auch bei 25-poligen Steckern die Masseadern der Pärchen auf beiden Seiten zu erden um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen.
Kabelmaterial Die elektrischen Eigenschaften werden werden im Standard sehr eindeutig spezifiziert. Die Aderpaare haben eine Impedanz von 62 Ohm. Das Übersprechen zwischen den Aderpaaren muss kleiner als 10% sein. Signal-Laufzeit und Laufzeit-Unterschiede zwischen den Aderpaaren sind klar definiert. Der doppelte Schirm besteht aus Kupfergeflecht (min. 85% Abdeckung) plus Folie. Ein Kabelmaterial, welches diese Eigenschaften erfüllt, darf den Aufdruck "IEEE Std 1284-1994 Compliant" tragen.
Kabellänge Die Kabellänge errechnet sich mit den Worst-Case-Spezifikationen des Kabels und des Timings mit "Level 2" Schnittstelle auf theoretisch ca. 12 Meter. In der Praxis lassen die Hersteller von Druckern und Rechnern beim Timing noch eine deutliche Sicherheitsreserve. Mit "Level 1" Schnittstellen sollten Längen bis 6 Meter bei durchshcnittlichen Kabeln. Es gibt auch Spezialkabel bei denen eine Länge von 30 Metern für alle Varianten garantiert wird (Level 1, Level 2 und alle Varianten der klassischen Centronics-Schnittstelle).
Protokolle / Modi
Die moderne parallele Schnittstelle nach IEEE 1284 unterstützt folgende Modi:
- Compatibility-Modus auch SPP (Standard Parallel Port) genannt – die neue Definition der „klassischen“ Centronics-Schnittstelle. Auf den eigentlichen Datenleitungen werden Daten nur vom Computer zum Drucker übertragen (sog. Forward Channel), nur auf den Statusleitungen (Papierende, Betriebsbereitschaft etc.) kann der Drucker eine Rückmeldung an den Rechner senden.
- Byte-Modus, auch PS/2-Modus genannt, weil er von IBM mit dem PS/2 eingeführt wurde. Die 8 Datenleitungen können nun auch bidirektional übertragen. Gemeint ist dabei die Rückwärtsübertragung von Daten vom Peripheriegerät zum Computer auf den gleichen Datenleitungen (sog. „Reverse Channel“). Beide Geräte können jedoch nur abwechselnd senden (halbduplex), nicht gleichzeitig (vollduplex).
- Nibble-Modus, von Hewlett Packard „Bitronics“ genannt. Wie der Byte-Modus existiert auch hier eine Rückwärtsübertragung vom Peripheriegerät zum PC. Hier werden die Daten vom Peripheriegerät zum PC über die hierzu „missbrauchten“ Status-Leitungen in 4-Bit-Paketen (Nibbles) übertragen. Diese Betriebsart war auch schon bei vielen Varianten der klassischen Centronics-Schnittstelle praktisch möglich, wenn auch theoretisch nicht vorgesehen. Sie ist relativ langsam, aber immer noch die „kompatibelste“ Art der Rückwärtsübertragung.
- EPP-Modus Enhanced Parallel Port. Bidirektionale 8-Bit-Übertragung mit relativ hoher Geschwindigkeit. Wurde von Intel und Xircom entwickelt, wird aber heute kaum noch genutzt.
- ECP-Modus Extended Capabilities Port. Bidirektionale Schnittstelle mit hoher Geschwindigkeit in beiden Richtungen. Von Microsoft und Hewlett-Packard entwickelt. Microsoft brauchte damals kurzfristig eine universale Lösung, Peripheriegeräte jeder Art in Windows 95 einzubinden; kurz darauf übernahm jedoch das neuentwickelte USB diese Rolle. Hewlett-Packard brauchte eine schnelle bidirektionale Schnittstelle für die damals noch in der Entwicklung befindlichen Multifunktionsgeräte (Drucker mit eingebautem Scanner und/oder Faxgerät).
Die ersten vier Modi (Varianten) waren zum Zeitpunkt der Definition der IEEE 1284 schon weit verbreitet. Die ECP-Variante stand vor der Verbreitung. Eine wesentliche Aufgabe der IEEE 1284 war, eine drohende Kompatibilitätskrise abzuwenden und weitgehende Rückwärtskompatibilität zu sichern – z. B. durch Aushandeln (Negotiation) des gemeinsamen Übertragungs-Modus zwischen Rechner und Peripheriegerät.
Der IEEE 1284 Standard hat folgende Erweiterungen gegenüber klassischer Centronics:
- Bidirektionale Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle
- Erstmals klare Definition der elektrischen Eigenschaften von Schnittstelle und Kabel sowie eines Protokolls (IEEE 1284 compliance)
- Bis zu 4 Megabyte pro Sekunde Bandbreite (ECP theoretisch)
- „Plug & Play“-Fähigkeit
- Aneinanderhängen („daisy-chaining“) von bis zu 64 Peripheriegeräten
Compliance
Negotiation (Aushandeln der Modi)
Geschichte
Technische Beschreibung
Centronics.jpg Die Centronics-Schnittstelle ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von höchstens 150 KB pro Sekunde (SPP-Modus) und eine Kabellänge von maximal ca. 3,50 m. (Bis zu 5 m bei hochwertigem Kabel, bestenfalls mit 8 Masse-Leitungen.) Ein Standard-Centronics-Stecker besitzt 36 Pins, davon werden 17 Pins für Daten und Handshake genutzt, die anderen liegen an Masse. Auf der Computerseite werden seit den 1980er Jahren zunehmend stattdessen 25-polige Sub-D-Stecker eingesetzt. Beim ersten IBM PC geschah dies als Notlösung, da die Standard-Centronics-Buchse zu groß war, um mit einer RS-232-Buchse zusammen auf eine Steckkarte zu passen. So wurden dann beide Buchsen durch verkleinerte Varianten ersetzt; jedoch entwickelte sich diese Steckerform in der Folge zum Quasi-Standard. Auf der Drucker-Seite wird aber bis heute der 36-polige Stecker genutzt.
Pinbelegungen
| Pin | Name | Richtung(1) | Funktion |
|---|---|---|---|
| 1 | > | Strobe, zeigt gültige Daten an | |
| 2 | D0 | > | Data Bit 0 |
| 3 | D1 | > | Data Bit 1 |
| 4 | D2 | > | Data Bit 2 |
| 5 | D3 | > | Data Bit 3 |
| 6 | D4 | > | Data Bit 4 |
| 7 | D5 | > | Data Bit 5 |
| 8 | D6 | > | Data Bit 6 |
| 9 | D7 | > | Data Bit 7 |
| 10 | < | Acknowledge, Anzeige des Druckers über Empfang der Daten | |
| 11 | BUSY | < | Busy, zeigt Bereitschaft des Druckers zur Datenübernahme an |
| 12 | PE | < | Paper End, Papierende |
| 13 | SEL | < | Select, zeigt Druckerstatus (On- oder Offline) an |
| 14 | > | Autofeed, veranlasst nach Carriage Return (CR) einen Zeilenumbruch (LF) | |
| 15 | < | Error | |
| 16 | > | Druckerreset | |
| 17 | > | Select In, teilt dem Drucker mit das er angesprochen ist | |
| 18 | GND | - | Signal Ground |
| 19 | GND | - | Signal Ground |
| 20 | GND | - | Signal Ground |
| 21 | GND | - | Signal Ground |
| 22 | GND | - | Signal Ground |
| 23 | GND | - | Signal Ground |
| 24 | GND | - | Signal Ground |
| 25 | GND | - | Signal Ground |
| Pin | Name | Richtung(1) | Funktion |
|---|---|---|---|
| 1 | > | Strobe | |
| 2 | data0 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 0 |
| 3 | data1 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 1 |
| 4 | data2 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 2 |
| 5 | data3 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 3 |
| 6 | data4 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 4 |
| 7 | data5 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 5 |
| 8 | data6 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 6 |
| 9 | data7 | <> | Address, Data or RLE Data Bit 7 |
| 10 | < | Acknowledge | |
| 11 | BUSY | < | Busy |
| 12 | PError | < | Paper End |
| 13 | Select | < | Select |
| 14 | > | Autofeed | |
| 15 | < | Error | |
| 16 | /nInit | > | Initialize |
| 17 | > | Select In | |
| 18 | GND | - | Signal Ground |
| 19 | GND | - | Signal Ground |
| 20 | GND | - | Signal Ground |
| 21 | GND | - | Signal Ground |
| 22 | GND | - | Signal Ground |
| 23 | GND | - | Signal Ground |
| 24 | GND | - | Signal Ground |
| 25 | GND | - | Signal Ground |
(1): > bedeutet: vom PC zum Gerät, < bedeutet: vom Gerät zum PC, <> bedeutet: bidirektionale Signalleitung. Datenflussrichtung wird ausgehandelt; -: Masseleitung (ohne Datenflussrichtung)
Die Datenübertragung erfolgt nach folgendem Protokoll:
- Der Sender überprüft anhand der Busy-Leitung, ob der Empfänger bereit ist. Falls ja, wird das Datenbyte auf die Datenleitungen gelegt.
- Durch Aktivierung des Strobe-Signals (mind. 1 bis max. 50 Mikrosekunden) wird dem Empfänger die Gültigkeit des Datums mitgeteilt.
- Durch Aktivierung von Busy signalisiert der Empfänger, dass er mit der Verarbeitung der Daten beschäftigt ist.
- Der erfolgreiche Empfang und Verarbeitung des Datenbytes wird vom Endgerät durch das Acknowledge-Signal bestätigt.
Für eine funktionierende Datenübertragung in einer Richtung, ohne differenzierte Rückmeldungsmöglichkeit, reicht auch eine abgespeckte Schnittstelle mit 8 Datenleitungen, Strobe sowie Ack oder Busy. Eine solche Mini-Centronics wurde häufig beim Commodore 64 eingesetzt, um Nicht-Commodore-Drucker auch ohne teures Interface betreiben zu können. Stattdessen reichte ein Flachbandkabel mit passenden Steckern, ein sog. Userport-Kabel – am Userport befanden sich nur 10 nutzbare Ein/Ausgabeleitungen, sodass eine volle Centronics-Schnittstelle nicht möglich war. Allerdings funktionierte dies nur mit Programmen, die diese Betriebsart explizit beherrschten, da es auf dem C64 noch keine anwendungsunabhängigen Gerätetreiber gab.
Weblinks
- Grafische Darstellung von Pinbelegung etc
- http://www.seh.de/download/document/WP_1284_4_dt_V2_0.pdf
- http://www.fapo.com/ieee1284.htm
- http://www.longrange.net/ParallelPort/1284d12.pdf Das Original-Dokument des IEEE 1284 Standard ist kostenpflichtig. Dieser Draft der Neuauflage von 2000 ist aktueller und weitgehend identisch.
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