주변 포트 제어 방법: Linux에서 C로 Parallel Port에 액세스 및 쓰기. 1부

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용어의 정의
1. 병렬 포트:
2. 웹 인터페이스:
3. 홈 자동화:\n
1. 병렬 포트 출력
2. 주소 지정
3. DMA 채널
1. 병렬 포트의 메모리 주소 정의
2. 데이터 버스를 출력 포트로 사용
  1. 도식
  2. 실제 회로\n
  PC의 주변 포트를 제어하는 가장 눈에 띄고 떠오르는 사용 사례 중 하나는 홈 자동화이며, 이 기술은 가정에서 무한한 가능성을 제공합니다. 홈 오토메이션은 사회적 측면이 있는 기술 분야입니다. 우리의 접근 방식은 몇 가지 핵심 문구를 사용하여 삶의 질을 개선하고 커뮤니케이션을 확장하며 프로세스를 자동화하는 것입니다. 이 모든 것이 매우 간단해 보이지만 이 새로운 홈 오토메이션 세계에 내재된 복잡성은 흥미진진합니다. 그 이유를 살펴보겠습니다.
  홈 자동화는 여러 가지 이유로 복잡한 활동입니다. 첫째, 가정용 장치(센서, 스마트 가전, 액추에이터 ...)의 작동은 기계적 양자 또는 광전 효과와 같은 복잡한 물리적 현상에 대한 아이디어를 제공합니다. 또한 이러한 장치 중 하나는 단순한 작업이 아닌 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 두 번째로, 홈 자동화에 대해 이야기하는 것은 항상 쉽게 상호 작용하지 않는 다양한 구성 요소로 구성된 시스템에 대해 이야기하는 것입니다(비디오 카메라, 존재 감지기, 통신 장비, 원격 경고 시스템이 있는 알람 등을 포함하는 홈 보안 시스템을 상상해 보십시오). . ...). 마지막으로 가장 중요한 것은 사회 시스템과 함께 기술 시스템의 자동화에 직면하기 때문에 복잡합니다.
  용어의 정의
  병렬 포트:
  
  병렬 포트는 컴퓨터와 주변 장치 사이의 인터페이스로, 주요 특징은 데이터 비트가 함께 이동하여 한 번에 패킷 바이트를 전송한다는 것입니다. 각 데이터 비트에 대한 케이블 또는 물리적 경로는 8개 라인의 버스를 형성하여 구현됩니다. 병렬 포트를 통해 조명, 모터 및 기타 장치와 같은 주변 장치도 제어할 수 있습니다.
  웹 인터페이스:
  웹 인터페이스를 통해 사용자는 웹 브라우저를 통해 장치를 제어하고 상호 작용할 수 있습니다. 이는 원격 제어, 라이브러리 관리, 시각적 피드백 및 기타 여러 용도로 사용할 수 있습니다.
  홈 오토메이션:
  가정을 자동화할 수 있는 모든 시스템의 자동화, 에너지 관리 서비스, 보안, 복지 및 통신을 제공하며 유무선 실내외 통신망에 통합될 수 있습니다.
  C에서 병렬 포트로 작업하는 방법
  기본 목적인 기본 홈 자동화를 위해 병렬 포트를 사용하여 간단한 장치를 제어하기 위해 일부 바이트를 쓰는(또는 읽는) 방법을 보여줍니다. PC ECP 유형의 병렬 포트에는 다음 그림에서 다이어그램과 신호를 볼 수 있는 암 DB25 유형 출력 커넥터가 있습니다.
  병렬 포트 출력
  Centronics 표준에 따른 PC의 병렬 포트는 양방향 8 데이터 비트 통신 버스와 프로토콜용 라인 세트로 구성됩니다. 통신 라인에는 새 데이터가 기록될 때까지 마지막으로 기록된 값을 유지하는 리테이너가 있으며 전기적 특성은 다음과 같습니다.
  - 고전압: 3.3~5V.
  - 저전압: 0V.
  - 최대 출력 전류: 2.6mA.
  - 최대 입력 전류: 24mA.
  전압 및 전류는 LED, 릴레이 및 반도체 스위치와 같은 일련의 제어 장치에 공급할 수 있습니다. 이러한 버퍼는 전력 소비가 더 높은 요소를 끄거나 켜는 데 필요합니다.
  주소 지정
  표준 병렬 포트의 주소 지정은 컴퓨터에서 식별 목적으로 사용하는 다양한 리소스로 인해 중요합니다. 표준 병렬 포트는 일반적으로 다음 범위 중 하나에 있는 세 개의 연속 주소를 사용합니다.
  
  3BCh 3BDh 3BEh
  378h 379h 37Ah
  278h 279h 27Ah
  
  범위의 첫 번째 주소는 데이터 레지스터 또는 포트 주소라고도 하는 포트 기본 주소입니다. 두 번째 주소는 포트 상태 레지스터이고 세 번째 주소는 제어 레지스터입니다.
  EPP 및 ECP는 각 포트에 대해 추가 주소를 예약합니다. EPP는 기본 주소 + 3에서 기본 주소 + 7까지 5개의 레지스터를 추가하고 ECP는 기본 주소 + 400h에서 기본 주소 + 402h까지 3개의 레지스터를 추가합니다. 기본 주소가 378h인 경우 EPP 레지스터는 37Bh ~ 37Fh에 있고 ECP 레지스터는 778h ~ 77Fh에 있습니다.
  DMA 채널
  
  ECP는 병렬 포트로의 데이터 전송에 DMA(직접 메모리 액세스)를 사용할 수 있습니다. DMA 전송 중에 CPU는 다른 작업을 자유롭게 수행할 수 있으므로 DMA 전송은 전반적으로 더 빠른 성능을 제공할 수 있습니다. DMA를 사용하려면 포트에 0~3 범위의 할당된 DMA 채널이 있어야 합니다.
  Linux에서 물리적 포트에 액세스
  PC의 포트 하드웨어는 Linux 커널에 의해 직접 제어되기 때문에 병렬 포트 버스와 관련된 특정 헤더에 액세스해야 합니다. GCC 컴파일러는 이러한 헤더에 액세스할 수 있으며 액세스 오류를 방지하려면 사용자에게 루트 권한이 있어야 한다는 점을 항상 염두에 두어야 합니다. 이러한 헤더는 다음과 같습니다.
  - stdio.h: "표준 입출력 헤더"(표준 헤더 I/O)는 작업을 수행하기 위한 C 프로그래밍 언어의 표준 라이브러리에 있는 매크로 정의, 상수, 함수 선언을 포함하는 헤더 파일입니다. , 표준 입력 및 출력, 이러한 작업에 필요한 유형의 정의. 호환성을 위해 프로그래밍 언어 C++(C 파생물)에도 cstdio 파일 헤더로 선언된 이러한 함수의 자체 구현이 있습니다. 내가 사용해야 하는 함수는 오류가 있을 때 터미널 창에 인쇄할 수 있는 fprintf입니다.\n
  - stdlib.h: 범용 프로그래밍 언어 C의 표준 라이브러리용 헤더 파일입니다. 여기에는 동적 메모리 관리, 프로세스 제어 및 기타를 위한 C 함수 프로토타입이 포함되어 있습니다. cstdlib로 알려진 C++를 지원합니다. 내가 사용할 함수는 오류가 발생하면 종료하는 것입니다.\n
  - unistd.h: POSIX 운영 체제 API에 대한 액세스를 제공하는 헤더 파일입니다. 유닉스 계열 시스템에서 unistd.h에 의해 정의된 인터페이스는 일반적으로 포크, 파이프 및 I/O 프리미티브(읽기, 쓰기, 닫기 등)와 같은 시스템 호출 래퍼 함수로 주로 구성됩니다.\n
  - sys/io.h: 이 기능군은 저수준 포트 입력 및 출력을 수행하는 데 사용됩니다. out* 함수는 포트 출력을 수행하고 in* 함수는 포트 입력을 수행합니다. b-접미사 함수는 바이트 너비이고 w-접미사 함수는 단어 너비입니다. _p-suffix 함수는 I/O가 완료될 때까지 일시 중지됩니다. 이 가족 기능 중 outb를 사용하겠습니다.\n
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/io.h>
```
  Linux에서는 병렬 포트에 쉽게 액세스하고 제어할 수 있지만 루트 액세스를 많이 고려해야 합니다. 위의 모든 라이브러리는 오늘 튜토리얼에 필요한 라이브러리입니다.
  병렬 포트에 대한 메모리 주소 정의
  라이브러리가 포함되면 위에서 언급한 것처럼 병렬 포트에 할당된 메모리 주소를 정의해야 합니다. 첫 번째 병렬 포트의 기본 주소는 0x378입니다.
```
#define base 0x378           /* parallel port base address */
```
  이 주소를 시도하는 데 문제가 있으면 0x278을 시도해야 합니다.
  데이터 버스를 출력 포트로 사용
  이 첫 번째 튜토리얼에서는 데이터 버스를 출력 포트로 사용하겠습니다. 다음 장에서는 데이터 입력용 포트 또는 혼합 포트로 사용하는 방법을 잘 살펴봅니다. 아래 이미지에서 전류 제한 저항을 통해 주소 0x378에 할당된 값에 응답하는 병렬 포트에 연결된 8개 LED 세트의 제어를 볼 수 있습니다. 저항 값은 100옴에서 300옴까지 다양할 수 있습니다. 전류를 제한하지 않으면 포트가 손상될 수 있기 때문에 이 부분이 중요합니다.
  개략도
  실제 회로
  소프트웨어 구현
  내 목적을 위해 포트에 값을 입력하는 방법과 해당 값의 타이밍을 수행하는 방법을 보여 드리겠습니다. 이것은 작동 방식을 보여주는 매우 간단한 루틴입니다.
  이제 제어 소프트웨어에서 사용되는 모든 명령과 단어를 설명하겠습니다.
  - 1단계: 사용자가 포트에 액세스할 수 있는 루트 권한이 있는지 조건. 이 조건부 명령의 인수는 포트 주소 기반에 대한 포트 액세스 권한 비트를 설정하는 ioperm입니다.\n
```
if (ioperm(base,1,1))
```
  - 2단계: 사용자에게 병렬 포트에 액세스할 수 있는 충분한 권한이 없으면 액세스 오류가 표시되고 프로그램 실행이 종료됩니다.\n
```
fprintf(stderr, "Access denied to %x\n", base), exit(1);
```
  - 3단계: 액세스 권한이 부여되면 for 루프는 포트에 표시할 사전 정의된 값으로 LED를 켜고 끄는 시퀀스를 제공합니다. 내가 사용한 타이밍 함수는 인수의 초가 경과할 때까지 호출 스레드를 절전 모드로 만드는 sleep()입니다.\n
```
    w=0;
    for (x=0; x=7; x++)  
        {        
        y=pow(2,w);
        outb(y, base);
        sleep(1);
        w=w+1;
           }
```
  코드 처리가 액세스 허용 라인을 통과하면 fprintf(stderr, "Access Denied to% x \\ n", base), exit (1);, 병렬 포트의 데이터 핀을 마음대로 사용할 수 있습니다. 그리고 상상력. 제 경우에는 2진법을 사용하여 1초 간격으로 첫 번째부터 마지막까지의 간단한 시퀀스만 취합니다. (비디오 링크 참조) 그러나 가능성은 무한합니다. 실제로 멀티플렉싱을 사용하지 않고 최대 8개의 독립 출력을 제어할 수 있으며 멀티플렉싱 출력을 사용하면 최대 255개의 가능성을 확장할 수 있습니다. 응용 프로그램에 따라 홈 자동화 측면에서 멀티플렉싱 없이 포트를 처리할 수 있으며 적절한 버퍼를 배치하여 더 높은 전류 부하를 처리할 수 있습니다. 이에 대해서는 나중에 다른 자습서에서 다룰 것입니다.
  참조:
  Martin H, Saez F. Domotica, Un Enfoque Sociotécnico. 2006년 6월. Fundación Rogelio Segovia para el Desarrollo de las Telecomunicaciones, Ciudad Universitaria, s/n 28040-Madrid, ISBN: 84-7402-335-1.
  Axelson J. 병렬 포트 완료. PC의 병렬 프린터 포트 프로그래밍, 인터페이스 및 사용. Amazon INC.. ISBN: 0-9650819-1-5
  Kerrisk M. Linux 프로그래밍 인터페이스. Linux 맨페이지 프로젝트. ISBN 978-1-59327-220-3

3BCh	3BDh	3BEh
378h	379h	37Ah
278h	279h	27Ah

주변 포트 제어 방법: Linux에서 C로 Parallel Port에 액세스 및 쓰기. 1부

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병렬 포트:

웹 인터페이스:

홈 오토메이션:

C에서 병렬 포트로 작업하는 방법

병렬 포트 출력

주소 지정

DMA 채널

Linux에서 물리적 포트에 액세스

병렬 포트에 대한 메모리 주소 정의

데이터 버스를 출력 포트로 사용

개략도

실제 회로

소프트웨어 구현

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