為了提高Centronics接口的性能，也要兼容過去的標準，IEEE1284定義了5種工作模式：

SPP模式：Standard Parallel Port標準并行接口，也稱為Compatibility mode兼容模式， Nibble模式：從PC機到外設8-bit數據線，反向4-bit數據線

Byte模式：8-bit雙向傳輸，速率在50KB/s 到150KB/s之間

EPP模式：Enhanced Parallel Port增強并行接口，允許任一方向的高速字節傳輸

ECP模式：Extended Capabilities Port擴展功能并行接口，允許PC機發送數據塊

符合IEEE 1284標準的并口，使用設備ID（Device identification sequence）來實現即插即用（Plug and Play）配置，使并口更易于使用。各種模式都可以使用相同的連接器和電纜連接方式，因硬件和編程方式的不同，傳輸速度可以從50K Bits/秒到2MB/秒不等。

2.1）SPP模式：即傳統的Centronics并行接口，所以也稱Centronics mode

提供基本的信號，包括8-bit數據線，4條控制線（Strobe、Initialize Printer、Select Printer、Auto Feed line）和5條狀態線（Busy、Acknowledge、Select、Paper Empty、Fault），需要三個不同的寄存器來進行數據的讀寫操作。

SPP模式是最基本的工作模式，異步、字節單向傳輸，數據率在50KB/s 到150KB/s之間。使用AB-cable 電纜可傳6米，而使用新的CC-cable 電纜可達10米。

基本的SPP 模式的時序如圖：

當打印機準備好接收數據，設BUSY為低，主機發出有效的數據到數據線，等待至少500ns然后發出STROBE負脈沖持續至少500ns，有效的數據在STROBE上升沿后至少要維持500 ns 。打印機接收數據并設BUSY有效以指示處理數據，當打印機完成數據接收，發出ACK脈沖至少500ns，然后清除BUSY以指示準備好接收下一個字節數據。

Centronics標準的握手信號略有不同，nStrobe為最小寬度大于1us的負脈沖，nAck為寬度大于5us的響應負脈沖，由于nAck信號的負脈沖較短，一般不會查詢它，而是查詢Busy。

主機軟件通過4步來完成1字節數據通過并口的傳輸：

1. 把有效數據寫入數據寄存器

2. 檢查BUSY狀態線，等待其無效（0）

3. 寫控制寄存器，使STROBE有效（0）

4. 寫控制寄存器，使STROBE失效（1）

SPP模式要求的最小的建立時間、保持時間和脈沖寬度限制了其性能，考慮到軟件的等待時間，IEEE1284最大的數據傳輸率為150 kbytes/s，而Centronics典型為10 kbytes/s，這對于點陣行式打印機已經足夠了，但對于高速的激光打印機就顯露出不足。

SPP模式下的信號定義：

為操作并行口，SPP定義了寄存器，并映射到PC機的I/O空間。寄存器包括了以并口地址為基址的3塊連續的寄存器，并口地址常見為3BCH、378H和278H，其中都包括數據、狀態和控制寄存器，分別對應數據、狀態和控制信號線操作，通常稱為數據端口、狀態端口和控制端口。打印機卡1的地址常為378H，其中數據口0378H、狀態口0379H、控制口037AH；打印機卡2的地址常為278H，其中數據口0278H、狀態口0279H、控制口027AH。支持新的IEEE 1284標準的并口，使用8到16個寄存器，地址為378H or 278H，即插即用（Plug and Play）兼容的的并口適配器也可以重新加載。

并口的寄存器定義：

數據寄存器：所占用的地址是并行接口的基地址，對應于于接口的2－9針

狀態寄存器 ：占用的地址是基地址加1，對應于接口的10,11,12,13,15針，是只讀寄存器，其中包含一個IRQ中斷位(由Ack相反后形成)，當有中斷發生這個數據位為“0”。 Bit7（引腳11）在輸入+5V電平時，數據值為”0”，有反轉的特性。

控制寄存器 ：占用的地址是基地址加2，對應于接口的1,14,16,17針，其中Bit0,Bit1,Bit3有反轉的特性。Bit4為IRQ應用，當向Bit4寫入“1”時，將使ACK（引腳10）信號反相后成為中斷請求IRQ信號，通常為IRQ5或IRQ7。

并口使用的3BCH、378H和278H三個基地址幾乎都支持SPP、ECP和EPP模式（3BCH這個地址在早期的并口打印機適配器上不支持EPP和ECP模式）。三個不同基地址的地址段如下：

一些集成的1284 I/O控制器使用FIFO buffer傳輸數據稱為Fast Centronics或Parallel Port FIFO Mode，也使用SPP協議，但用硬件產生strobe信號來實現控制信號握手，使數據率能超過500KB/s。然而，這不是IEEE 1284定義的標準模式。

2.2）Nibble模式：用于從打印機或外部設備得到反向數據的常用方式，

Nibble模式利用4條狀態線把數據從外設傳回電腦。標準的并行口提供5條外設到PC機的信號線，用于指示外設的狀態，利用這些信號線，外設可以分2次發送1字節(8-bit)數據，每次發半字節(nibble:4-bit)信息。因為nACK信號一般用來提供外設中斷，所以難以把傳輸的nibble(半字節)信息通過狀態寄存器（Status register）合成1字節，需要軟件讀狀態信號并作相應操作來得到正確的字節信息。Nibble模式的數據率為50kbps（6米電纜），使用新型10米CC-cable電纜的數據率為150 kbps。Nibble模式的優勢在于具有并口的PC機都可以執行這種方式，但只能用于反向通道為低速率的場合。

下表定義了Nibble模式的信號:

下圖描述了Nibble模式的基本時序

Nibble模式數據傳輸步驟：

1. 主機通過設置HostBusy為低表明可以接收數據

2. 外設把第一個半字節（nibble）輸出到狀態線

3. 外設設置PtrClk為低指示nibble數據有效

4. 主機設置HostBusy為高指示接收到nibble數據，而正在處理

5. 外設設置PtrClk為高應答主機

6. 重復步驟1到5來接收第二個半字節（nibble）

Nibble模式與SPP模式相似，需要軟件通過設置和讀取并口的控制信號線來實現協議。Nibble模式與SPP模式結合建立完整的雙向通道，形成最簡單的雙向傳輸方式。從PC機到外設8-bit數據線，反向4-bit數據線，支持單向打印機接口，提供了全速率的前向傳輸和半速率的反向傳輸，速率在50KB/s 到150KB/s之間。

2.3）Byte模式：在數據線上實現反向傳輸的方式

Byte模式利用數據線把8-bit數據從外設傳輸到主機。標準并行口的8-bit數據線只能從主機向外設單向傳輸，需要抑制住控制數據線的驅動器，使數據可以從打印機傳到電腦。Byte模式數據傳送，一次傳送一個字節，與nibble模式下需要的兩數據周期不同，速度和由電腦到打印機的一樣，在50KB/s 到150KB/s之間，使用新型CC-cable可在10米電纜上達到500kbps。

下表定義了Byte模式的信號：

Byte模式數據傳輸步驟：

1. 主機通過設置HostBusy為低表明可以接收數據

2. 外設把第一個字節（byte）數據輸出到數據線

3. 外設設置PtrClk為低指示byte數據有效

4. 主機設置HostBusy為高指示接收到byte數據，而正在處理

5. 外設設置PtrClk為高應答主機

6. 重復步驟1到5來接收其他字節（byte）數據

下圖描述了Byte模式的基本時序

制造商首先在IBM PS/2并口上增加了對8-bit數據線的讀取能力，實現Byte模式，使之成為雙向口，稱為擴展并口的Type 1。此外，還提供了Type 2和Type 3，使用DMA方式。在Type 2 和 3的DMA 寫數據時，DMA控制器向數據寄存器寫數據，而STROBE脈沖自動產生，當從外設收到ACK，發出DMA請求，下一個字節發出。外設可以設置BUSY 來延遲傳輸。在Type 2 和 3的DMA 讀數據時，ACK脈沖產生DMA請求，發起對系統存儲器的傳輸， DMA 控制器讀取數據寄存器，STROBE脈沖自動產生。Type 2 和3的 DMA傳輸依照SPP模式時序進行。

雖然IBM定義了Type 2和3方式提高了并口的性能，但只有IBM計算機實現這種功能，缺乏軟件來支持這種DMA特性。相比較，EPP和ECP 是種工業標準，為更廣泛的硬件和軟件制造商支持。

2.4）EPP模式：Enhanced Parallel Port增強型并行端口，可實現高速雙向數據傳輸

EPP模式由Intel、Xircom, and Zenith Data Systems設計，提供了一個高性能的并行接口，是IEEE1284標準中的一部分，可以和標準并行接口通用，有相同的寄存器映射關系，協議首先由Intel 386SL芯片組(82360 I/O chip)實現。

EPP模式的信號定義

EPP模式有一個數據周期和一個地址周期，提供了4種傳輸周期時序：

1. 數據寫周期時序

2. 數據讀周期時序

3. 地址寫周期時序

4. 地址讀周期時序

數據周期時序用于在主機和外設間傳輸數據，地址周期時序用于分配地址、通道、命令和控制信息。

EPP 地址寫周期：主機首先設置WRITE*，并把地址信號發到數據線上，設置ASTROBE*；外設取消WAIT*，指示已準備接收地址字節；主機然后取消ASTROBE* ；外設在ASTROBE* 上升沿鎖存地址數據，然后設置WAIT*，指示準備開始下一周期。

EPP 地址讀周期：主機取消WRITE*，使數據線處于高阻狀態，設置ASTROBE*；外設發地址字節到數據線，取消WAIT*指示地址有效；主機檢測到WAIT*取消，讀地址，然后取消ASTROBE；外設然后使數據線處于高阻狀態，設置WAIT*，指示準備開始下一周期。

EPP 數據寫周期：主機設置WRITE*，把數據字節發到數據線，設置DSTROBE*；外設取消WAIT*，指示準備接收數據；主機然后取消DSTROBE* ；外設在DSTROBE*上升沿鎖存數據，然后設置WAIT*，指示準備開始下一周期。

EPP 數據讀周期：主機取消WRITE*，使數據線處于高阻狀態，設置DSTROBE* ；外設把數據字節發往數據線，取消WAIT*，指示數據有效；主機檢測到WAIT*取消，讀數據，然后取消DSTROBE*；外設外設然后使數據線處于高阻狀態，設置WAIT*，指示準備開始下一周期。

EPP模式在3個SPP模式并口寄存器外又定義了5個寄存器， 用于把地址或數據自動發到并口數據線上，然后自動產生地址和數據的選通（strobe）信號。EPP模式的數據、狀態和控制寄存器與SPP模式的配置相同。

把數據寫入Auto Address Strobe寄存器，將把數據發到并口數據線，并伴隨自動產生的ASTROBE*低脈沖信號；把數據寫入任一Auto Data Strobe寄存器，將把數據發到并口數據線，并伴隨自動產生的DSTROBE*低脈沖信號；當一個Auto Data Strobe寄存器在讀取， DSTROBE*信號受脈沖控制，返回電平值。

EPP寄存器接口：

從軟件角度看，EPP模式是擴展了SPP的并口寄存器。SPP的并口包括數據Data、狀態Status和控制Control 3個寄存器，地址為并口基址（base address）的偏移（offset）。

EPP寄存器定義如下：

通過產生一個對“base_address+4”的 I/O 寫指令，EPP控制器產生需要的數據寫（Data_Write）周期的handshake信號和strobes用來傳輸數據。而對基址（ports 0到 2）的I/O 指令將實現標準并行口的操作，以保證與標準并口的兼容。而對"base_address + 3"的I/O 操作，會產生地址讀寫周期。Ports 5到7 的作用在不同硬件中有差別，可用作實現16-bit或32-bit的軟件接口，或用作配置寄存器，也可能不使用。

標準并口的數據傳輸需要7個軟件步驟，EPP增加了其他的硬件和寄存器，通過單I/O 指令自動產生控制strobes和數據傳輸的handshaking信號，保證以ISA 總線速度傳輸，最大數據率為2 Mbytes/s，在其他平臺上可能達到10 Mbytes/s 。EPP的微處理器的總線結構使之易于直接與外設硬件通訊。EPP模式還有進一步的塊傳輸能力，使用REP_IO指令，依靠主機適配器的支持。

EPP模式數據寫時序的步驟：

1. 程序對PORT4 (EPP Data Port)執行I/O寫周期

2. nWrite信號有效，數據發送到并口

3. 設datastrobe有效，然后nWAIT 設置為低

4. 等待外設的響應 (nWAIT變為無效)

5. 設置datastrobe無效，結束EPP周期

6. ISA 的I/O 周期結束

7. nWAIT 設置為低，指示下一個周期開始

下圖是EPP數據寫時序的實例，CPU信號nIOW是用來強調全部的handshake在一次I/O中完成

注意，全部數據傳輸發生在一次ISA 的I/O 周期中，這表明使用EPP協議，數據傳輸率可為500KB/s到2MB/s，這樣外設在性能上接近ISA卡。

因為使用互鎖握手信號協議，數據可在很低的速率下傳輸。Nibble、Byte、EPP和ECP 模式都使用互鎖握手信號協議。所謂互鎖握手信號，指每次控制信號的變化都需要另一邊的響應。

EPP模式允許任一方向的高速字節傳輸，但不是同時，是半雙工方式，為光盤機、磁帶機、硬盤機和網絡適配器設計，數據率從500KB/S到2MB/S，使用AB-cable 電纜可傳6米，而使用新的CC-cable 電纜可達10米。

2.5）ECP模式：Extended Capability Port 擴展功能并行接口，也可實現高速雙向數據傳輸

ECP模式是由Microsoft and Hewlett Packard提出，是對標準并口的擴展，作為打印機和掃描儀類的外設的高級通訊模式，允許圖象數據壓縮、排隊中的FIFO（先入先出）和高速雙向通信。數據傳送速度大約2—4MB/S。

ECP協議重新定義了SPP模式的信號，如下表：

ECP模式提供了2種數據傳輸周期時序，可用于2個方向：

1. 數據周期data cycle

2. 命令周期command cycle

命令周期又分為2種類型，RLE（Run-Length Count）和通道編址（Channel address）。

RLE方式實現數據的實時壓縮，壓縮率可達64:1，特別用于打印機和掃描儀傳輸大量光柵圖像數據（含有大量的相同數據串）時，但必須主機和外設都支持才可以實現。通道編址與EPP的地址有不同，是用于一種物理設備包括多種邏輯設備的場合，比如FAX/Printer/Modem一體機。

ECP模式定義前向傳輸為主機到外設，有2種前向傳輸周期，當HostAck 為高，指示進行data周期；當HostAck為低，command 周期進行，數據描述用RLE count 或 Channel address，數據字節的Bit 8用來指示RLE或是Channel address，如果bit 8為0，則bit 1-7描述Run Length Count (0-127)，如果bit 8為1，則bit 1-7描述Channel address (0-127)，下圖描述了一個data周期和一個command周期的時序。

ECP模式的前向傳輸時序：

1. 主機發送數據到數據線，并設置HostAck 為高來指示一個data cycle 的開始

2. 主機設置HostClk為低，指示數據有效

3. 外設設置PeriphAck 為高響應主機

4. 主機設置HostClk為高，這是邊緣觸發信號，用于使數據存入外設

5. 外設設置PeriphAck為低，指示準備好接收下一字節

6. 循環重復，但這次為command cycle，因為HostAck為低

注意：接口2側都使用FIFO ，發出的數據都認為已被接收。在第4步，HostClk變為高，data 被觸發進入外設，數據指針計數器更新。在有些情況下這有可能造成傳輸數據丟失。

ECP模式定義反向傳輸為從外設傳輸到主機，反向傳輸時，當并口線上數據有效，外設設置PeriphClk 為低，主機在接收數據后設置HostAck 為低。下圖描述了反向通道的command周期緊隨data周期的時序：

上圖也顯示出ECP和EPP協議的不同。在EPP模式，軟件可以執行混合的讀寫操作，而不需要額外的協議；而在ECP模式，改變數據傳輸方向必須協商。主機要求反向傳輸通道需設置nReverseRequest并等待外設的nAckReverse的響應， 然后才可以進行反向數據傳輸。另外， 如果以前為DMA傳輸，軟件必須等待DMA完成或中斷DMA（要FIFO確定準確的已傳輸的數據量），然后要求反向通道。

ECP模式的反向Data和Command周期

1. 主機設置nReverseRequest 為低，要求反向傳輸通道

2. 外設設置nAckReverse 為低，響應主機

3. 外設發送數據到數據線，并設置PeriphAck 為高指示data 循環

4. 外設設置PeriphClk為低指示數據有效

5. 主機設置HostAck 為高確認

6. 外設設置PeriphClk為高，這是邊沿觸發信號，用于使數據存入主機

7. 主機設置HostAck為低，指示準備好接收下一個字節

8. 循環重復，但這次是command周期，因為PeriphAck為低

ECP FIFO的使用，無論DMA方式或可編程I/O方式，減弱了與ISA的關聯，軟件不會精確知道數據傳輸的狀態，只關心傳輸是否完成。

在Microsoft 的規格書"The IEEE 1284 Extended Capabilities Port Protocol and ISA Interface Standard"中，定義了基于ISA的ECP模式的通用寄存器和適配器的工作模式。ECP寄存器利用了定義的6個寄存器，只需要3個I/O口操作，注意寄存器的定義與工作模式有關。

ECP寄存器描述：

ECP模式在3個SPP模式并口寄存器外又定義了6個寄存器， 用于把地址或數據自動發到并口數據線上，然后自動產生地址和數據的選通（strobe）信號。

ECP的Address和Data的FIFO包括至少16字節，可用于前向和反向傳輸，可以平滑數據流和提高數據率。向Address FIFO寄存器寫數據，會自動發往并口。ECP的Data FIFO寄存器用于主機和外設間的數據傳輸。

ECP模式并口寄存器配置圖：

ECP模式的目的是實現并口的即插即用（plug-and-play）性能和在Windows環境下進行高性能雙向傳輸。ECP模式允許任一方向的高速字節傳輸，也是半雙工方式，為打印機和掃描儀設計，數據率從500KB/S到1MB/S，使用AB-cable 電纜可傳6米，而使用新的CC-cable 電纜可達10米。ECP主要使用DMA而不是直接的I/O操作，目的是傳輸大的數據塊。

2.6）工作模式選擇過程（Negotiation）：

一個設備可能設計為有多種工作模式，但不能同時使用，每次只能選用一種。IEEE 1284發明了協商（negotiation）方式，主機必須要判斷所連接的外設的能力以及使用的模式，決定出使用哪種IEEE1284模式，這種協商方式不會影響過去的設備，一個舊式設備不會響應協商的時序，但符合IEEE 1284標準的設備會響應這一時序，使主機獲得設備的ID碼(Device ID code) ，并通過對ECR寄存器的操作來選擇一種較高的工作模式。

主機用Device ID序列來識別并口設備。Device ID是定義了外設特性和性能的ASCII字符串。因為沒有一個授權中心來分派設備和制造商編碼，在即插即用（Plug and Play）系統中，主機必須能夠測定和識別加入的設備，并自動安裝需要的設備驅動程序。

使用IEEE 1284的所有設備，上電時都為SPP模式。主機執行IEEE 1284工作模式選擇的過程如下：

1. 把IEEE 1284的8-bit擴展碼（extensibility code ）發到數據線

2. 設置SelectIn信號線為高，并設置AUTOFD為低

3. 外設然后設PError為高、ACK為低、FAULT為高、Select為高表示為為IEEE1284標準設備（如果外設不設置這些信號，主機認為外設不是IEEE1284設備），然后做以下操作。

4. 使STROBE為低

5．使STROBE為高、AUTOFD為低

6. 如果extensibility code與提供的模式匹配，外設使PError為低、FAULT為低、Select為高

7. 外設使ACK為高，指示狀態線可用

IEEE1284 擴展碼：Extensibility Request Bytes

ECR寄存器用來設置當前工作模式，另外也用于軟件確定安裝于PC機的并口的性能。

ECR寄存器的模式：

如果要退出Nibble、Byte或ECP模式，設置SelectIn為低，而退出EPP模式主機要設置INIT信號有效，然后外設將恢復到SPP模式。

如果一個并口既支持SPP模式，也可實現其他雙向模式，那么其前3個寄存器與標準并行口的寄存器完全一致，以便兼容過去的標準。

2.7）不同模式下25PIN D-sub連接器信號的不同定義：