mini|IEEE 1284-Druckerkabel (Typ AB) mini|Der LPT (Line Printer Terminal) -Port am PC ist eine IEEE-1284-Schnittstelle und nach dem ATX-Standard hellviolett markiert.
Der Standard IEEE 1284 definiert eine parallele Schnittstelle zur bidirektionalen Übertragung von Daten zwischen Personal Computern und unterschiedlichen Peripheriegeräten (Drucker, Fax, Scanner, Laufwerke, auch CNC-Maschinen). Er wurde 1994 verabschiedet und löste damit offiziell die weitverbreitete Centronics-SchnittstelleLars Tornow: Die Centronics-Schnittstelle, , Einführung in die Informationstechnik. aus den 1970er Jahren ab, die bis dahin nur ein Quasi-Standard war. Der Standard definiert die elektrischen Eigenschaften der Schnittstellen, die zu verwendenden Hardware-Protokolle und die zugehörigen Kabel. Für die übergeordneten Software-Protokolle wird auf die entsprechenden Substandards verwiesen. Teile der Substandards betreffen Protokolle, die unabhängig von der Hardware-Schnittstelle sind und – neben der Parallel-Schnittstelle – z. B. auch USB vorsehen (TIP/SI).
IEEE 1284 und Substandards IEEE 1284 Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers; wurde im Jahr 2000 erneuert. IEEE 1284.1 IEEE Standard for Information Technology -Transport Independent Printer/System Interface (TIP/SI); wurde 1997 verabschiedet und 2003 bestätigt. IEEE 1284.2 Standard for Test, Measurement and Conformance to IEEE 1284; wurde nicht verabschiedet. IEEE 1284.3 Standard for Interface and Protocol Extensions to IEEE Std. 1284-1994 Compliant Peripherals and Host Adapter; wurde im Februar 2006 zurückgezogen. IEEE 1284.4 IEEE Standard for Data Delivery and Logical Channels for IEEE 1284 Interfaces. Basierend auf dem MLC-Protokoll von Hewlett-Packard (Multiple Logical Channels); wurde im Februar 2006 zurückgezogen.
Schnittstellen Der Standard sieht für die elektrischen Schnittstellen von Rechner (Host) und Peripheriegerät (Peripheral) zwei Stufen der Kompatibilität vor:
Level 1 Basiert auf der bis dato existenten Centronics-Schnittstelle mit asymmetrischen 5-Volt-TTL-Bausteinen ohne definierte Ausgangsimpedanz. Es werden lediglich einige Grenzwerte definiert. Pull-Up-Widerstände werden nicht zwingend vorgeschrieben. Level 2 Abwärtskompatible Verbesserungen: Ein Treiberausgang hat eine Impedanz von 45…55 Ohm, um an die Impedanz von 62 Ω des IEEE-1284-Kabels angepasst zu sein. Der Empfänger hat einen Pull-Up-Widerstand von 1,2…4,7 kΩ, um mit open-collector-Ausgängen arbeiten zu können. Die Flankensteilheit der Treiber muss 50…400 V/µs betragen, die Empfänger müssen eine Hysterese (Schmitt-Trigger-Eingang) von 0,2…1,2 V haben.B. Buchanan: The Handbook of Data Communications and Networks. Band 1, Band 2, Springer Science & Business Media 2010, S. 400.Larry Davis: IEEE-1284 Bus Standard Signaling Method for a Bi-Directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers. (interfacebus.com), abgerufen am 1. Apr. 2019. Dadurch und durch die Impedanzanpassung sind die „Level 2“-Schnittstellen weniger störanfällig bzw. für höhere Geschwindigkeiten und längere Kabel geeignet.
Produkte mit „Level 1“-Schnittstelle sind mit „IEEE 1284 I“, solche mit „Level 2“-Schnittstelle mit „IEEE 1284 II“ bezeichnet.
Kabel und Stecker Die IEEE 1284 definiert ein doppelt geschirmtes 36-adriges „Twisted Pair“-Kabel mit 18 Adernpaaren.
Stecker Drei mögliche Steckertypen werden verwendet:
Typ A 300px|Buchse 300px|Stecker Der 25-polige D-Sub-Stecker. Er wurde 1981 von IBM mit dem PC aus Platzgründen eingeführt. Gegenüber dem bis dahin verwendeten 36-poligen „Centronics-Stecker“ ist der Hauptnachteil, dass nicht für jede Signalleitung eine korrespondierende Masseleitung (Twisted Pair Return) vorhanden ist. Typ B 300px|Buchse 300px|Stecker Der 36-polige „Centronics“-Stecker (offizieller, aber selten verwendeter Name „Micro Ribbon Connector“). Vor Einführung des IBM-PCs wurde ausschließlich dieser Steckertyp verwendet, der bereits in den 1940er Jahren von der Firma Amphenol eingeführt worden war. Typ C 300px|Mini in Vergleich Eine elektrisch verbesserte und kompaktere Variante des Centronics-Steckers, ebenfalls 36-polig mit „Schnappverriegelung“, auch „Mini Centronics“ genannt. Dieser Typ hat sich jedoch nicht durchgesetzt.
mini|Vorgeschriebene Belegung eines IEEE 1284 AB-Kabels Jede Kombination dieser Steckverbinder ist möglich, ebenso die Verwendung von Steckern oder Buchsen am Kabel. Nach IEEE-1284-Terminologie ist beispielsweise ein „AB-Kabel“ das klassische „IBM-Druckerkabel“. Ein „AC-Kabel“ hat rechnerseitig einen 25-poligen D-SUB-Stecker und druckerseitig den neuen „Mini Centronics“-Stecker. Eine andere (nicht offizielle) 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-poligem 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 Adernpärchen auf beiden Seiten zu erden, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen.
Kabelmaterial Die elektrischen Eigenschaften werden im Standard IEEE 1284 spezifiziert. Die (unsymmetrisch betriebenen) Signal-Adern haben eine Impedanz von 62 Ohm. Es gibt zwar für jedes Signal eine getrennte Masse-Rückleitung, die Signalübertragung ist jedoch nicht symmetrisch, obwohl der twisted-pair-Aufbau das nahelegt. Das Übersprechen zwischen den Adernpaaren muss beim vorgesehenen Einsatz kleiner als 10 % sein. Ebenso werden die Signal-Laufzeit und Laufzeit-Unterschiede zwischen den Adernpaaren definiert. Der doppelte Schirm besteht aus Kupfergeflecht (min. 85 % Abdeckung) plus Folie. Ein Kabelmaterial, das diese Eigenschaften erfüllt, darf den Aufdruck „IEEE Std 1284-1994 Compliant“ tragen.
Kabellänge Die Schnittstelle ist für wenige Meter Kabellänge vorgesehen. Während die Centronics-Kabel typisch 2…3 m (max. 3,6 m) lang waren, sind nun bis 7,6 m empfohlen (max. 9,8 m).
Die maximal mögliche Kabellänge errechnet sich mit den Worst-Case-Spezifikationen des Kabels und des Timings mit „Level 2“-Schnittstelle auf theoretisch etwa 12 Meter. In der Praxis lassen die Hersteller von Druckern und Rechnern beim Timing deutliche Sicherheitsreserven. Damit vergrößert sich die maximale Länge. Mit „Level 1“-Schnittstellen sollten Längen bis 6 Meter bei durchschnittlichen Kabeln nicht überschritten werden.
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 acht 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 beim Byte-Modus existiert auch hier eine Rückwärtsübertragung vom Peripheriegerät zum PC. Dabei werden die Daten vom Peripheriegerät zum PC über die dafür „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 der 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 Übertragungsmodus zwischen Rechner und Peripheriegerät.
Der IEEE 1284-Standard hat gegenüber der klassischen Centronics-Schnittstelle folgende Erweiterungen: 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 (engl. daisy-chaining) von bis zu 64 Peripheriegeräten, z. B. ein ZIP-Laufwerk, dahinter ein Scanner und schließlich ein Drucker; derartige Geräte besitzen einen Eingangs- und einen Ausgangsstecker.
Compliance Ein Gerät darf sich dann „IEEE 1284 Std Compliant“ nennen, wenn es: mindestens eine Level-1-Schnittstelle hat, den Nibble-Mode unterstützt und sich über diesen identifizieren kann. Bei Rechnern muss mindestens der Kompatibilitätsmodus unterstützt werden.
Erstmals in der Geschichte des IEEE wurde ein Gütesiegel „IEEE 1284 Std Compliant“ eingeführt. Der für entsprechende Methoden der „Compliance Tests“ zuständige IEEE 1284.2-Substandard wurde nie verabschiedet. Auf Kabelmaterial wird jedoch das betreffende Gütesiegel aufgedruckt.
Negotiation (Aushandeln der Modi) Die von PC und Peripheriegerät gemeinsam beherrschten Modi werden ausgehandelt. Beide Geräte starten im Compatibility Mode. In einer vom PC ausgelösten Kommunikation im Nibble-Mode identifiziert sich das Peripheriegerät mit Herstellername, Gerätetyp, beherrschten Modi und anderen Informationen. Vor jeder Übertragung wird der zu verwendende Modus nochmals ausgehandelt. Reagiert das Peripheriegerät nicht auf Anfragen im „Nibble Mode“, so nimmt der PC an, dass es sich hier um einen alten Drucker („Legacy Printer“) handelt. Dann ist nur Drucken im Compatibility Mode möglich.
Erweiterungen auf mehrere Peripheriegeräte Die Centronics-Schnittstelle und auch die Nachfolger (EPP, ECP) erlauben es nur, einen Computer mit einem Peripheriegerät zu verbinden. Der Substandard IEEE 1284.3 sollte die Erweiterung auf bis zu 64 Peripheriegeräte ermöglichen. Zwei Methoden waren vorgesehen: Daisy Chaining – Das Peripheriegerät (z. B. Drucker) hat einen Eingang und einen Ausgang, über den es die für andere Geräte bestimmten Daten weitergibt. Multiplexer – Diese Geräte verteilen die Daten auf mehrere Peripheriegeräte – funktional identisch mit dem USB-Hub.
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