LPT мигает светодиодом
Опубликовано в Статьи | 18-08-2009
Эту статью я написал года четыре назад. А сейчас внезапно нашёл её, и решил выложить в блог. Довольно забавно 
Предупреждаю, я не несу ответственности за то, что может произойти с вашей техникой в результате применения данной информации.
В последнее время довольно долгое время меня мучила мысль о том, что неплохо бы как-нибудь своими силами связать компьютер с внешним миром. Плюс ко всему впустую простаивающий параллельный порт принтера меня угнетал, ибо у меня принтер подключён через USB. Я просмотрел несколько статей, описаний и прочей литературы, и то что у меня вышло в результате экспериментов назвать оригинальным язык не поворачивается, но, тем не менее, это может показаться кому-то интересным.
Задача стоит весьма тривиальная: научиться управлять мерцанием светодиода, подключённого к ПК через LPT-порт. Почему именно ? Потому что он довольно прост и в меру интересен.
Поехали!
Подготовка
Итак, что нам нужно для воплощения этого ужаса в реальное существо:
- ПК
- Компилятор какого-нибудь языка программирования (Assembler, С, С++, Pascal, etc…).
- Некоторый программный инструментарий
- Светодиод на 5В
- LPT-шнур
Шнур у меня был только разрезанный, но вы можете использовать любой, главное всё правильно соединять. Вот мой шнур, с уже выведенными контактами для подключения светодиода (об этом речь пойдёт далее):
Вот, собственно, светодиод, купленный на ближайшем базаре за несколько денег. Он который будет светиться ярким синим светом:
Железо
Прежде чем приступить к практике, немного теории.
Как работаете LPT-порт? Об этом достаточно много написано, однако я всё-таки кратко расскажу как обстаят дела.
Параллельный порт ПК обычно используется для подключения принтеров, но на этом его возможности не ограничиваются. К нему можно подключать любое внешнее, самодельное устройство. LPT-порт имеет 25 пинов, но не все 25 необходимы. В нашем примере, например, нужно только 2. Рассматривать предназначение всех не будем.
Подключать светодиод будем плюсом к 2 пину, а минусом – к пину 18. Смотрите, не перепутайте, в противном случае светодиод может сгореть. Лучше предварительно проверить где у него плюс, где минус на маломощной батарейке.
Если у вас шнур папа-мама, то есть при подключении к компьютеру, на вашем конце шнура остаются входы, дело простое – просто воткнуть в нужные пины диод. Следует быть осторожным, неправильно подключив, можно повредить LPT-порт.
Лично я, раскурочив шнур, определил, какой относится к D0, какой к земле, и у меня всё выглядит примерно так, как показано на следующем рисунке. Я сидел с пробником, и вычислял, какая линия относится к D0. Очень занимательно! Вы можете найти более удочное решение.
В мерах предосторожности можно последовательно к диоду припаять сопротивление. Рекомендуют 470 Ом. На счёт заземления: кто-то заземляет не на пин GRD, а на корпус коннектора, но я предпочитаю пин.
На этом этапе вы должны представлять себе, как можно подключить светодиод к LPT-порту.
Программная часть
Подключить светодиод к компьютеру мы готовы, но вот, дальше-то что? А дальше самое интересное: управление им с бортового пульта. С одним светодиодом много не сделаешь: только включать/выключать его можно. Но зато можно менять частоту мигания, можно подключить ещё 7 светодиодов к остальным пинам D1-D8, и сделать светомузыку. Или приобрести яркие белые светодиоды, и сделать настольную лампу, питающуюся от LPT-порта, которая включается, когда вы начинаете печатать, чтобы подсветить вам клавиатуру. Можно вывести зелёненький светодиод куда-нибудь на видное место и написать программу, мигающую им, когда вам на E-mail приходит письмо. Сколько всего можно сделать только лишь с использованием светодиода! А подковав себя в электронике, можно собирать полноценные внешние устройства, но это, к сожалению, выходит за рамки данной скромной статьи.
Управление LPT-портом зависит от ОС. В былые времена, операционные системы DOS и Windows 95/98 разрешали пользовательским программам напрямую иметь доступ к железу. С появлением Windows NT/2000/XP всё изменилось, теперь общение с портами напрямую пользовательским программам запрещено, а разрешено только коду, выполняющемуся в режиме ядра. Всё это сделано в целях защиты и в других нужных и полезных целях, однако всё это одновременно и усложняет нашу задачу по подмигиванию светодиодом. Нам пришлось бы писать специальный драйвер устройства, разбираться в (Hardware Abstraction Layer) и прочих премудростях. Вы можете заняться этим, почитав материалы по Microsoft (Device Driver Kit). Но существует несколько обходных путей, позволяющих напрямую общаться с нашим LPT. Вообще, так делать не рекомендуется, но всё же, мы сделаем именно так, ибо так проще и нагляднее. Другими словами, напрямую получить доступ к регистрам LPT-порта просто так не удастся. Вы можете работать с драйвером устройства LPT как с обычным файлом при помощи функций CreateFile, ReadFile, WriteFile, а так же получать некоторую информацию о состоянии устройства функцией DeviceIoContol. Но работать с регистром, например, D0, который включает наш светодиод, не получится.
В ОС Linux всё обстоит по-иному. Там можно делать всё просто, имея на то специальные права. Необходимо только узнать по какому адресу находится ваш LPT. Обычно он находится по адресу 0378h. Узнать адрес в вашей системе можно, просмотрев файл /proc/ioports. Хотя, проще работать с файлом устройства /dev/lp0.
Разберём, как справиться с ОС Windows, потому что это немного сложнее.
Перед тем, как перейти непосредственно к программированию своими силами, проверим, работает ли всё это дело, собранное в прошлой части статьи. Для этого я использую чудесную программу мониторинга параллельного порта, так и названную: by Neil Fraser.
Как делаю я: запускаю программу, выключаю в ней все пины с 2 до 9, затем подключаю светодиод к LPT-порту (в нашем случае во второй пин, в D0). После этого в Parallel Port Monitor подаю единицу на D0. Светодиод должен загореться. Если ничего не произошло, возможно, вы неправильно его подключили или же в программе выбрали не тот LPT-порт. Попробуйте LPT1, LPT2, LPT3, если у вас их несколько.
Светодиод мигает? Отлично. Теперь можно побаловаться с ним своим программным кодом. Как было сказано ранее, это делать мы будем обходным путём. Если вы используете Windows 95/98/ME, можете сразу перейти к написанию программы, обходные пути вам не нужны, эти версии ОС Windows позволяют напрямую обращаться к портам.
1) Использование драйвера UserPort
Программа UserPort (автор Tomas Franzon), это системный драйвер режима ядра для Windows NT/2000/XP, который позволяет обращаться к портам ввода-вывода напрямую. Как раз то, что нам необходимо. Найти её в любом поисковике не составит труда. Скачав, настроив, согласно документации и запустив, мы получаем возможность мигать светодиодом из наших программ.
Сперва определим адреса портов в Device Manager. Видим, LPT1 по адресу 0378-037F. Именно туда мы и будем писать биты управления светодиодом. Пишем 1 – на контакты светодиода подаётся напряжение +5В, он загорается, пишем бит 0 – светодиод гаснет.
Напишем тестовую программу, мигающую светодиодом раз в секунду. Исходный текст приведён ниже. Здесь я использовал С++ со вставками ассемблерного кода и компилятор Visual C++. Вы можете использовать свой любимый язык программирования и компилятор, суть не меняется.
#include <iostream>
#include <windows.h>
void doLight(bool on)
{
__asm
{
mov DX,0378h
mov AL,on
out DX,AL
}
}
int main()
{
while(1)
{
doLight(true);
std::cout<<"Light On!"<<std::endl;
Sleep(1000);
doLight(false);
std::cout<<"Light Off!"<<std::endl;
Sleep(1000);
}
return 0;
}
Компилируем, запускаем, проверяем. Если светодиод стал мигать, значит всё ОК, всё работает, и можно издеваться дальше. Если же появилось сообщение об ошибке, например «First-chance exception at 0×00411524 in program.exe: 0xC0000096: Privileged instruction», значит, вы неправильно запустили или настроили UserPort. Обратитесь к документации по нему, там есть пример.
2) Использование библиотеки inpout32.dll.
Домашняя страница разработчиков библиотеки: . Там же можно найти много полезной информации. Перед тем как писать код, поместим в каталог с нашим проектом файлы inpout32.dll и inpout32.lib. В этих библиотеках имеются функции, позволяющие читать и записывать в порты.
Вот как выглядит исходный текст программы, с использованием этой библиотеки:
#include <iostream>
#include <windows.h>
#pragma comment(lib, "inpout32.lib")
// прототип функции
void _stdcall Out32(short PortAddress, short data);
void doLight(bool on)
{ Out32(0x378, on);
}
int main()
{ while(1) { doLight(true); std::cout<<"Light On!"<<std::endl; Sleep(1000); doLight(false); std::cout<<"Light Off!"<<std::endl; Sleep(1000); } return 0;
}
Вот так вот:
Вроде, всё. Идею можно развить, и сделать какие-нибудь более полезные или интересные программные решения.
Заключение
Как видно, LPT-порт один из наиболее простых в работе портов, и с ним можно довольно-таки интересно работать. Умельцы собирают и подключают роботов через LPT-порт, делают в некотором роде систему управления квартирой, включают/выключают свет в комнате с компьютера и ещё много интересных вещей.
P.S.: Я где-то слышал, что люди собирают LPT- и USB-фонарики, и решил себе сделать нечто подобное из старого микрофона от наушников. Вот что вышло:
