Port równoległy Centronics został opracowany w Wang Laboratories przez dr An Wanga, Roberta Howarda i Prentice Robinsona. Złącze to zostało opracowane głównie do transmisji danych pomiędzy komputerem a drukarką - jednakże później wykorzystywano je również do podłączania takich urządzeń jak skanery i plotery. Obecnie Centronics zaczyna przechodzić do historii - większość współczesnych urządzeń peryferyjnych jest podłączana do komputera za pomocą magistrali USB, która posiada dużo większą szybkość działania i możliwość jednoczesnej obsługi większej liczby urządzeń.

W telekomunikacji rozróżniamy dwa rodzaje transmisji danych:

1. Transmisję szeregową (ang. serial transmission) - bity danych są wysyłane pojedynczo jeden po drugim. Zaletą takiego systemu jest mała liczba kanałów transmisyjnych. Upraszcza to budowę urządzeń nadawczo odbiorczych.
2. Transmisję równoległą (ang. parallel transmission) - bity tworzące słowo danych (np. 8 bitów = bajt) są przesyłane jednocześnie w osobnych kanałach transmisyjnych. Zaletą jest duża szybkość transmisji, jednakże występuje komplikacja urządzeń nadawczo-odbiorczych.

Interfejs Centronics wykorzystuje transmisję równoległą. Magistrala interfejsu posiada 8 linii transmisji danych, 4 linie sygnałów sterujących oraz 5 linii statusu. Standard Centronics opisuje dokładnie norma IEEE 1284. Komputery IBM-PC są wyposażone w gniazdo Centronics typu DB-25 Female (żeńskie), które widzimy na poniższym obrazku po lewej stronie. Z gniazdem tym współpracuje wtyczka kabla Centronics typu DB-25 Male, którą widzimy po stronie lewej na środkowym obrazku. W drukarkach stosuje się złącze DB-36 Male, widoczne poniżej po stronie prawej:

Poszczególne wtyki posiadają w DB-25 następującą numerację (widok od strony wtyków, nie od strony lutów):

W poniższej tabeli zebraliśmy przypisania sygnałów do poszczególnych wtyków DB-25:

A tutaj mamy przypisania sygnałów do poszczególnych wtyków DB-36:

Poszczególne sygnały portu Centronics posiadają następujące zastosowanie:

Port Centronics pierwotnie miał być wykorzystywany do połączenia komputera z drukarką. Jednakże bardzo szybko okazało się, iż może on przesyłać dane również pomiędzy innymi typami urządzeń. Aby usprawnić taką komunikację, rozszerzono definicję sygnałów w kolejnych wersjach interfejsu Centronics. Poniżej krótko opisujemy tryby pracy portu Centronics.

Tryb Kompatybilności - Compatibility Mode - SPP

Tryb ten jest używany do komunikacji komputerów osobistych z drukarkami. Często jest on opisywany skrótem SPP (ang. Standard Parallel Port - Standardowy Port Równoległy) lub jako tryb Centronics (ang. Centronics Mode). Poniższy rysunek przedstawia przebieg sygnałów na istotnych liniach portu Centronics w czasie transmisji danych od komputera do drukarki.

Cykl przesyłu bajtu danych w trybie kompatybilności

1. Komputer umieszcza bajt danych na liniach D0-D7.
2. Komputer sprawdza status drukarki. Jeśli nie ma błędów, sprawdzany jest stan linii BUSY. W przypadku błędów transmisja jest przerywana. Czas ten jest również wykorzystywany do ustalenia się sygnałów na liniach danych.
3. Jeśli linia BUSY ma stan 0, to komputer ustawia linię STROBE w stan 0. Powoduje to odczyt danych z linii D0-D7 przez drukarkę. Drukarka ustawia linię BUSY na stan 1 do momentu przetworzenia odczytanych danych.
4. Komputer ustawia linię STROBE z powrotem na stan wysoki i czeka na potwierdzenie odbioru danych. Gdy drukarka odczyta dane, generuje ujemny impuls potwierdzający na linii ACK. Gdy dane zostaną przetworzone i drukarka stanie się gotowa do odczytu kolejnego bajtu, ustawia linię BUSY na stan 0.

Faza Negocjacji

Wszystkie następne tryby pracy interfejsu Centronics wymagają wstępnej negocjacji komputera z urządzeniem zewnętrznym, w wyniku której komputer otrzymuje informację zwrotną o możliwościach podłączonego przez port urządzenia oraz o rodzajach obsługiwanych przez niego trybów komunikacyjnych.

Negocjacja (ang. negotiation) jest ciągiem zdarzeń w porcie Centronics, które nie wpływają na pracę starszych urządzeń nie obsługujących negocjacji. Natomiast w przypadku nowszych urządzeń pozwalają na ich właściwą identyfikację. Negocjację przeprowadza się zawsze w trybie kompatybilności SPP. Jeśli dane urządzenie nie zareaguje odpowiednio na zdarzenia negocjacji, to komputer pozostawi port Centronics w trybie SPP, co umożliwi mu współpracę ze starszym sprzętem. Natomiast urządzenia standardu IEEE 1284 zareagują odpowiednio na tę sekwencję i komputer będzie dla nich mógł wybrać właściwy sposób funkcjonowania interfejsu.

W czasie fazy negocjacji komputer umieszcza tzw. bajt rozszerzenia (ang. Extensibility Data Byte) na liniach D0-D7 i inicjuje sekwencję negocjacji. Żądanie może dotyczyć przejścia interfejsu w określony tryb pracy lub pobrania numeru ID urządzenia zewnętrznego. Numerem identyfikacyjnym się tutaj nie zajmiemy, poniższy opis dotyczy natomiast podstawowej sekwencji negocjacji.

Poniższa tabela przedstawia bity bajtu rozszerzenia oraz ich znaczenie dla urządzenia peryferyjnego.

Na poniższym rysunku przedstawiono przebiegi sygnałów występujących podczas negocjacji komputera z urządzeniem zewnętrznym.

1. Komputer umieszcza na liniach danych D0-D7 bajt rozszerzenia.
2. Następnie ustawia linie SELECTIN na 1 i AUTOFEED na 0, co jest informacją dla urządzenia zewnętrznego, iż nastąpi sekwencja negocjacji.
3. Urządzenie obsługujące dodatkowe tryby odpowie przez ustawienie ACK na 0, a ERROR, POUT i SEL na 1. Urządzenia nie obsługujące nowych trybów transmisji nie zareagują - port pozostanie w trybie SPP.
4. Teraz komputer ustawia linię STROBE na 0. Jest to sygnał dla urządzenia, że można odczytać bajt rozszerzenia z linii D0-D7.
5. Komputer ustawia linie STROBE i AUTOFEED z powrotem na 1, aby zasygnalizować urządzeniu zewnętrznemu, że zostało rozpoznane jako urządzenie obsługujące dodatkowe tryby przesyłu danych.
6. Urządzenie zewnętrzne odpowiada przez ustawienie POUT na 0. Pozostałe linie ERROR i SEL zostają ustawione na 0 lub 1 w zależności, od aktualnych możliwości urządzenia:
       ERROR na 0, jeśli urządzenie posiada dostępny kanał zwrotny,
       ERROR na 1, jeśli urządzenie nie ma kanału zwrotnego
       SEL na 1, jeśli żądany tryb jest dostępny
       SEL na 0, jeśli żądanego trybu urządzenie nie obsługuje.
7. Teraz urządzenie zewnętrzne ustawia linię ACK na 1, aby zasygnalizować koniec sekwencji negocjacji i ustawienie linii portu w stan zgodny z pożądanym trybem transmisji.

Tryb Nibble

Termin angielski nibble oznacza czwórkę bitów - pół bajtu. Jeden bajt składa się z dwóch takich czwórek: starszej i młodszej:

Tryb Nibble jest najpopularniejszym sposobem uzyskania kanału zwrotnego z urządzenia podłączonego do portu Centronics, gdyż nie opiera się on na standardowym sposobie pracy poszczególnych linii sygnałowych - w innych trybach linie te muszą być zwykle dwukierunkowe, a to z kolei wymaga przebudowy elektroniki realizującej to połączenie. Tryb ten zwykle łączy się z trybem kompatybilności w celu stworzenia pełnego, dwukierunkowego kanału wymiany danych. Oczywiście, podłączone urządzenie do portu Centronics musi obsługiwać ten tryb. Komputer sprawdza w fazie negocjacji możliwości urządzenia podłączonego do portu Centronics.

Standardowy port Centronics udostępnia pięć linii sygnałowych, którymi urządzenie zewnętrzne może się komunikować z komputerem. Linie te służą normalnie do informowania komputera o statusie drukarki. Jednakże można je wykorzystać do przesłania bajtu danych jako dwóch nibble w dwóch kolejnych cyklach. Poniższa tabela definiuje nazwy sygnałów w trybie Nibble.

Poniższy rysunek przedstawia  przebiegi sygnałów przy transmisji bajtu w trybie Nibble.

1. Komputer sygnalizuje gotowość na przyjęcie danych przez ustawienie linii HostBusy na 0.
2. W odpowiedzi urządzenie zewnętrzne umieszcza bity młodszego nibble na liniach DataAvail, XFlag, AckDataReq i PtrBusy. W porcie Centronics są to linie statusu drukarki.
3. Urządzenie zewnętrzne sygnalizuje komputerowi dostępność danych, ustawiając linię PtrClk na 0.
4. Komputer odczytuje nibble i w odpowiedzi ustawia linię HostBusy na 1. Jest to sygnał dla urządzenia, że pierwszy nibble został odczytany.
5. Urządzenie zewnętrzne ustawia linię PtrClk na 1, aby potwierdzić pierwszy nibble.
6. Kroki od 1 do 5 zostają powtórzone dla starszego nibble.

Tryb nibble jest realizowany programowo. Ogranicza to maksymalną szybkość przesyłu danych do około 50 KB na sekundę. Nie stanowi to problemu w przypadku drukarek, lecz ogranicza inne urządzenia, które posiadają dużo większą szybkość transmisji danych (stacje dysków, modemy sieciowe, itp). Największą zaletą tego rozwiązania jest możliwość uzyskania tego trybu na wszystkich komputerach PC wyposażonych w standardowy port Centronics.

Tryb Byte

Późniejsze implementacje standardu Centronics, dokonane szczególnie przez IBM na modelach PS/2, dodały możliwość dwukierunkowej komunikacji poprzez linie danych D0-D7, zatem port Centronics mógł służyć zarówno do przesyłania danych od komputera jak i do ich odczytu z urządzenia zewnętrznego. Dzięki takiemu rozwiązaniu urządzenie zewnętrzne może przesyłać do komputera pełny bajt danych w jednym cyklu po liniach D0-D7. Tryb bajtowy również jest uaktywniany poprzez negocjację komputera z urządzeniem zewnętrznym.

Ten tryb pozwala urządzeniu zewnętrznemu przesyłać bajt danych do komputera PC z szybkością zbliżoną do trybu kompatybilności. Poniższa tablica przedstawia sygnały wykorzystywane w trybie Byte.

1. Komputer sygnalizuje możliwość przyjęcia danych przez ustawienie linii HostBusy na 0.
2. Urządzenie peryferyjne odpowiada przez umieszczenie bajtu danych na liniach D0-D7.
3. Urządzenie informuje komputer o dostępności danych przez ustawienie linii PtrClk na 0.
4. Komputer odczytuje bajt z linii D0-D7 i ustawia linię HostBusy na 1, aby poinformować urządzenie zewnętrzne, że odczytał dane, ale nie jest jeszcze gotowy na kolejny bajt.
5. Urządzenie peryferyjne potwierdza przesłanie bajtu ustawiając PtrClk na 1. W tym czasie komputer tworzy ujemny impuls na linii HostClk, aby wysłać potwierdzenie do urządzenia zewnętrznego.
6. Dla kolejnego bajtu powtarzane są kroki od 1 do 5.

Tryp EPP

EPP pochodzi od angielskiej nazwy Enhanced Parallel Port - Ulepszony Port Równoległy. Protokół EPP został opracowany przez firmy Intel, Xircom i Zenith Data Systems. Celem tego projektu było stworzenie portu równoległego o wysokich parametrach użytkowych, który byłby wciąż kompatybilny ze standardowym portem Centronics. Protokół EPP, oferując wiele korzyści wytwórcom urządzeń peryferyjnych sterowanych przez port równoległy, bardzo szybko się rozpowszechnił i stał się opcjonalnym sposobem przesyłu danych. Stało się to przed przyjęciem standardu IEEE 1284.

Protokół EPP udostępnia cztery typy cykli przesyłu danych:

1. Cykl Zapisu Danych
2. Cykl Odczytu Danych
3. Cykl Zapisu Adresu
4. Cykl Odczytu adresu

Cykle danych używane są do przesyłu danych pomiędzy komputerem a urządzeniem zewnętrznym. Cykle adresu służą do przekazywania adresu, kanału lub polecenia i informacji sterujących. W poniższej tabeli przedstawiamy sygnały używane przez tryb EPP wraz z ich odpowiednikami dla portu SPP.

Na rysunku poniżej przedstawiamy przykładowy cykl zapisu danych - w cyklu adresu zamiast linii DATASTB jest używana w identyczny sposób linia ADDRSTB. W cyklu odczytu linia WRITE zachowuje stan 1 przez cały czas trwania cyklu. Sygnał IOW (ang. Input Output Write - Zapis Do Portu We/Wy) jest sygnałem mikroprocesora, a nie portu EPP. Znalazł się on na rysunku po to, aby pokazać, iż cały cykl zapisu EPP do urządzenia zewnętrznego odbywa się w czasie jednego cyklu we/wy wykonywanego przez procesor.

1. Mikroprocesor wykonuje cykl we/wy zapisu do portu danych EPP.
2. Linia WRITE zostaje ustawiona w stan 0 i na liniach D0-D7 pojawiają się dane.
3. Linia DATASTB przechodzi w stan 0, ponieważ linia WAIT posiada stan 0.
4. Port czeka na potwierdzenie od urządzenia peryferyjnego (linia WAIT musi przejść w stan 1).
5. Linia DATASTB powraca do stanu 1 i cykl EPP kończy się.
6. Kończy się cykl we/wy mikroprocesora.
7. Linia WAIT przechodzi w stan 0, co oznacza zgodę na rozpoczęcie kolejnego cyklu.

Ponieważ cykl przesyłu danych w porcie EPP odbywa się w ciągu jednego cyklu we/wy mikroprocesora, port ten może osiągnąć dużą szybkość przesyłu danych - od 500KB do 2MB na sekundę. Jest to jedna z głównych zalet trybu EPP.

Tryb ECP

ECP jest skrótem angielskiej nazwy Extended Capability Port - Port o Rozszerzonych Możliwościach. Standard ECP został opracowany wspólnie przez Microsoft i Hewlett Packard do współpracy z drukarkami i skanerami. Zapewnia on szybką, dwukierunkową wymianę danych pomiędzy komputerem a urządzeniem zewnętrznym. Protokół ECP umożliwia transmisję dwukierunkową dla danych oraz dla rozkazów. Zaimplementowano również kompresję danych typu RLE (ang. Run Length Encoding), dzięki której ilość przesyłanych danych może być istotnie mniejsza - jest to szczególnie pożądane przy urządzeniach, które wymagają przesyłania dużej liczby danych, takich jak drukarki laserowe i skanery. Jednakże tryb kompresji RLE musi być obsługiwany po obu stronach toru transmisyjnego, aby można było z niego skorzystać.

Port ECP pozwala również na adresowanie kanałów, dzięki czemu komputer może komunikować się niezależnie z różnymi urządzeniami logicznymi, które fizycznie znajdują się w jednej obudowie - np. urządzenia wielofunkcyjne zawierające jednocześnie fax/modem, skaner i drukarkę. Adresowanie kanałów umożliwia komputerowi pobieranie danych z modemu w czasie, gdy kanał drukarki jest zajęty przetwarzaniem i wydrukiem dokumentu. W trybie kompatybilności CPP, gdy drukarka staje się zajęta przetwarzaniem danych, komunikacja z nią nie jest możliwa. W trybie ECP komputer ma możliwość odwołania się do innego kanału i transmisja może odbywać się dalej.

Protokół ECP zmienia definicje sygnałów SPP, aby były bardziej spójne z regułami transmisyjnymi w tym trybie. W poniższej tabeli zebraliśmy sygnały stosowane w trybie ECP.

Na obrazku poniżej przedstawiono cykle przesyłu informacji od komputera do urządzenia zewnętrznego. Gdy linia HostAck jest ustawiona na 1, to przesyłane są dane. Gdy linia HostAck jest ustawiona na 0, komputer przesyła rozkaz, który jest albo liczbą powtórzeń poprzednio przesłanego bajtu danych dla RLE, albo adresem kanału urządzenia logicznego. Rozpoznanie umożliwia najstarszy bit D7. Jeśli ma on wartość 0, to bity D0-D6 zawierają liczbę powtórzeń dla RLE (0-127). Jeśli bit D7 ma wartość 1, to bity D0-D6 określają numer kanału logicznego (0-127). Na obrazku tym przedstawiono przesłanie bajtu danych, po którym następuje przesłanie rozkazu.

1. Komputer umieszcza dane na liniach D0-D7 oraz zaznacza cykl danych przez ustawienie na 1 linii HostAck.
2. Komputer ustawia linię HostClk na 0, aby zasygnalizować gotowość danych dla urządzenia peryferyjnego.
3. Urządzenie peryferyjne potwierdza gotowość do odczytu przez ustawienie linii PeriphAck na 1.
4. Komputer ustawia linię HostClk z powrotem na 1. W tym momencie urządzenie peryferyjne powinno odczytać dane z linii D0-D7.
5. Urządzenie peryferyjne ustawia linię PeriphAck na 0, aby powiadomić komputer, że jest gotowe na przyjęcie kolejnego bajtu danych.
6. Cykl się powtarza, jednakże tym razem będzie to cykl rozkazowy, ponieważ linia HostAck przyjmuje stan 0.

Kolejny rysunek przedstawia przesłanie danej i rozkazu w kierunku odwrotnym - od urządzenia peryferyjnego do komputera.

1. Komputer żąda transmisji kanałem zwrotnym przez ustawienie linii ReverseRequest na 0.
2. Urządzenie peryferyjne potwierdza gotowość do transmisji zwrotnej przez ustawienie linii AckReverse na 0.
3. Urządzenie peryferyjne umieszcza dane na liniach D0-D7 i ustawia PeriphAck na 1, aby zaznaczyć cykl danych.
4. Urządzenie ustawia linię PeriphClk na 0, aby zaznaczyć ważność danych na liniach D0-D7.
5. Komputer potwierdza ustawieniem  HostAck na 1.
6. Urządzenie ustawia linię PeriphClk na 1. W tym momencie komputer powinien odczytać dane z linii D0-D7.
7. Komputer ustawia linię HostAck na 0, aby zgłosić gotowość przyjęcia kolejnej danej.
8. Cykl się powtarza, lecz tym razem będzie to cykl rozkazu, ponieważ urządzenie zewnętrzne ustawiło linię PeriphAck na 0.

Powyższy opis nie wyczerpuje wszystkich cech trybu ECP. Niestety, ilość informacji jest tutaj dosyć obszerna i zainteresowanych muszę odesłać do bardziej szczegółowej literatury.