原创 让我握住你的手——计算机接口基础知识（1）

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1972年2月21日至28日，美国总统尼克松正式访华，中美两国发表了指导两国关系的《中美联合公报》，中美交往的大门终于被打开，为两国正式建立外交关系打下了坚实的基础。当时人们并不清楚，早在1970年10月25日，尼克松在白宫会见巴基斯坦总统叶海亚·汗时就发出了要同中国和好的信号，此后通过巴基斯坦积极从中联络，以及美国总统特使基辛格博士秘密访华，终于让中美两国最高领导人坐在了一起。 

正如处理国际关系需要建立一个会晤与协调机制一样，在控制领域,想要对一个相对复杂的系统进行有效控制，也要在设备之间建立一个相互联络和沟通的机制，计算机科学里称这种联络机制为“接口(Interface)”。譬如,当我们需要打印一份文件时，首先主机需要与打印机之间要建立联系，然后才能向打印机发送数据。那么，这是怎样一个过程呢？ 

握手信号，联系主机与外设的纽带

计算机接口的主要功能就是使数据通过接口使之能够在不同模块或系统间自由流动，达到数据共享的目的。在过去很长一个时期内，主机与打印机之间是通过并行口连接起来的，现在针式打印机仍然使用并行口，激光打印机和一部分喷墨打印机已经采用USB接口了。先来看看并行口是怎样进行数据交换的。 

图1  并行口连接器

所谓并行口，是指数据在多条信号线上同时进行传送。标准的并行口为8位，也就是说只有8条数据线。那么，标准的并行口为何定义了25个针脚呢？原来，除了8根数据线，还有一系列的命令线、状态信号线和接地线（图1）。其中的命令线由主机发往打印机，而状态信号线则由打印机反馈给主机。命令线与状态线之间往往是成对出现的——一条命令线对应一条状态线，彼此接头的两个信号则被形象地称作握手（Handshaking）信号。

表1  SPP模式下并行口信号定义

通过握手信号，主控端可获得被控端的状态信息，从而决定下一步做什么了。譬如，当用户需要打印文件时，会向打印机发出nSELECT命令，如果打印机电源已经打开，则通过SELECT信号线传回“在线”状态信号。接下来，主机向打印机传输nSTORBE信号，同时将存放数据的发送到数据线上，一旦BUSY信号为低电平，则执行数据传输。此时，打印机输出nACK信号，表示完成了一个字节的数据传输任务，告诉主机可以开始传输下一个字节了（图2）。

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图2  并行口数据传输时序图

如果在打印过程中纸张用完，打印机发出缺纸信号，主机收到这个信号后，会在显示屏上显示出对应的信息，以通知用户放入纸张。有了这样一个机制，机器之间便可以自动地进行各种工作。 

握手信号的另一用途是对被控设备进行故障诊断。譬如电脑在启动过程中会向打印机发出控制命令nINT让打印机复位，如果应答信号nERROR为高电平，则说明打印机功能正常，否则意味着打印机出错了。

握手信号是联系主机与外设的纽带，通过握手信号你来我往的过程，主机便可获得外设必要信息，从而为数据传输做好准备。与并行口一样，标准串行口RS-232C也提供了握手信号。