Programmazione della porta parallela in C
Da Hacknowledge.
La porta parallela è una delle principali interfacce I/O su un calcolatore. Inizialmente usata per connettere la stampante al computer (oggi su molte macchine moderne questa porta non è neanche più presente in quanto la maggior parte delle stampanti al giorno d'oggi usano un'interfaccia USB), la porta parallela è in seguito diventata un interfaccia estremamente utilizzata da elettronici e informatici per pilotare tramite il calcolatore dispositivi self-made, in virtù dell'estrema facilità di programmazione di quest'interfaccia.
Indice |
[modifica] Disclaimer
La programmazione della porta parallela è un campo estremamente affascinante, ma a cui avvicinarsi con cautela. Il chip che gestisce la porta parallela è sulla scheda madre, e in molti casi gestisce anche altri componenti, quali dischi, interfacce di I/O ecc. Se non si ha abbastanza esperienza con il saldatore e si vuole collegare un dispositivo fatto in casa alla parallela, è meglio NON collegarlo direttamente alla porta parallela sulla scheda madre. Ci vuole poco a creare un corto circuito che può danneggiare fisicamente e in modo irreparabile il chip sulla scheda madre, che in genere non è sostituibile e costringe alla sostituzione fisica dell'intera scheda madre. L'avvertenza è ancora più forte se si collega il proprio marchingegno elettronico ad un portatile nuovo di zecca. Ci vuole poco per trasformare il portatile nuovo di zecca in un oggetto da discarica se tra l'interfaccia di I/O e il proprio circuito collegato si viene a creare un corto circuito. Il mio consiglio è di interporre tra il proprio dispositivo e la porta parallela sulla scheda madre un buffer tri-state che possa proteggere la scheda madre stessa, magari un tri-state integrato come il pic 74LS44, che ha il seguente schema elettrico:
O, meglio ancora, si può inserire nel proprio slot ISA o PCI della scheda madre una scheda del genere, che costa una decina di euro:
Se c'è qualcosa di sballato nel circuito salta la scheda PCI e con una decina di euro si può comprare una nuova, e almeno non salta la scheda madre.
Ancora, se si acquista un computer moderno è probabile che non sia presente l'interfaccia parallela. In questo caso si può rimediare con un adattatore USB-parallela come il seguente (una decina di euro):
[modifica] Struttura della porta
Su una porta parallela è possibile leggere o scrivere 1 byte (8 bit) per volta, informazione che viene salvata su un registro interno a 8 bit della porta. I pin che ci interessano in questa trattazione sono quindi quelli numerati da 2 a 9 (a ogni pin corrisponde un bit). I pin da 10 a 17 e 1 vengono usati come pin di controllo, per leggere lo status della porta o inviare segnali, mentre quelli da 18 a 25 sono tutti collegati a massa (tensione di riferimento nulla).
[modifica] Individuazione dell'indirizzo della porta parallela
Ogni interfaccia di I/O di un calcolatore è mappata in memoria tramite un range di indirizzi, range che serve a identificare in modo non ambiguo il dispositivo e alla comunicazione del sistema con esso. La porta parallela è generalmente mappata agli indirizzi 0x378-0x37F. Per essere più sicuri, è meglio controllare. Su un sistema Unix ciò è possibile dando un'occhiata al file /proc/ioports. Per la porta parallela dovrebbe comparire una riga del genere:
0378-037f : lp1
Mentre invece su un sistema Windows si può controllare dalla gestione avanzata delle periferiche.
[modifica] Primitive di sistema per la programmazione del dispositivo
Un sistema Unix mette a disposizione del programmatore una serie di primitive C per la gestione della porta parallela e non solo. Tramite le primitive che vedremo in questa sede sarà possibile programmare senza molti problemi qualsiasi dispositivo di I/O connesso alla propria macchina, ovviamente stando sempre attenti a quello che si sta facendo.
[modifica] ioperm
Primitiva fondamentale per poter aprire un canale di comunicazione con la periferica di I/O è ioperm(), il cui compito è di settare o rimuovere i permessi di accesso ad una qualsiasi periferica di I/O. Come parametri prende
- L'indirizzo iniziale che identifica la periferica di I/O (0x378 nel caso della porta parallela)
- Il numero di byte assegnati alla periferica a partire dal byte iniziale (in genere per la parallela se ne considerano 4)
- Un intero che identifica se attivare o disattivare l'accesso alla periferica (1 per poter accedere alla periferica, 0 quando l'accesso non serve più)
C'è da ricordare che per utilizzare questa primitiva è necessario avere i privilegi di amministratore. Quindi l'applicazione che intende accedere alla periferica è necessario che sia di proprietà di root e abbia il bit UID settato, in modo da poter accedere alla periferica con ioperm(). Esempio di uso:
// Indirizzo di partenza della periferica #define PORT 0x378 ... int uid=geteuid(); // Se non sono root, setto i privilegi di root if (uid) setreuid(0,0); // Accedo alla periferica if (ioperm(PORT,3,1)==-1) { perror ("Errore nell'accesso alla periferica\n"); exit(1); } // Torno a settare i permessi di utente normale if (uid) setreuid(uid,uid);
[modifica] inb o outb
Per leggere un byte per volta su una porta di I/O e scriverli il kernel mette a disposizione le primitive inb e outb, utilizzabili nel proprio codice C a patto di includere l'header <asm/io.h> (in quanto sono parallele alle istruzioni ASM IN e OUT). La loro sintassi è la seguente:
short int inb (int port);
void outb (short int val, int port);
inb legge un byte dalla porta all'indirizzo port (precedentemente aperta) e ritorna il valore letto. outb invece scrive il byte val sulla porta all'indirizzo port.
Per applicazioni diverse dalla porta parallela (che avendo 8 data pin può interagire con 1 byte per volta) è possibile leggere o scrivere sulla periferica una word per volta o una double word rispettivamente con le primitive inw-outw o inl-outl, che hanno la stessa sintassi di quelle già viste.
[modifica] Esempio pratico
Prendiamo un esempio facile facile in esame. Immaginiamo di aver collegato alla porta parallela un led, collegato in modo che sia polarizzato in diretta (terminale positivo sul data pin n.1 della porta parallela e terminale negativo collegato ad un qualsiasi ground pin della porta parallela). Vogliamo che il nostro led si accenda a intermittenza, diciamo pure con un intervallo di 1 secondo tra un cambiamento e l'altro (in pratica vogliamo sfruttare la porta parallela come un generatore di onde quadre). La cosa è possibilissima con le conoscenze che abbiamo finora. Ecco il codice in C:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <asm/io.h> // Indirizzo della parallela #define PORT 0x378 main() { // Controllo che utente sono int uid=geteuid(); // Se non sono root, acquisisco i privilegi con un setreuid() if (uid) setreuid(0,0); // Attivo la porta if (ioperm(PORT,3,1)<0) exit(1); // Torno a essere utente normale setreuid(uid,uid); // Ciclo infinito while (1) { // Scrivo 0000 0001 sulla porta // in modo da alimentare solo il data pin n.1 // dove è collegato il nostro diodo outb(0xFF,PORT); // Aspetto un secondo sleep(1); // Disattivo i data pin scrivendo 0000 0000 sulla porta outb(0,PORT); // Aspetto un secondo sleep(1); } }
