利用EPP接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信

摘要：如何實(shí)現(xiàn)PC與單片機(jī)系統(tǒng)間的高速數(shù)據(jù)通信，是測(cè)量控制系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的難題。本文系統(tǒng)地介紹利用EPP接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的原理，并從硬件、軟件兩方面給出一個(gè)應(yīng)用EPP接口協(xié)議的設(shè)計(jì)實(shí)例。

    關(guān)鍵詞：單片機(jī)系統(tǒng) 高速數(shù)據(jù)通信 EPP

前言

單片機(jī)系統(tǒng)中常常需要具備與PC機(jī)通信的功能，便于將單片機(jī)中的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)中用于統(tǒng)計(jì)分析處理；有時(shí)又需要將PC機(jī)中的數(shù)據(jù)裝入單片機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)單片機(jī)程序進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試。目前常用的通信方式是串行通信，但傳輸速率太低，以9600bps計(jì)算，傳輸1MB至少需要10min(分鐘)以上。并行通信克服了串行通信傳輸速率低的缺點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)并行口SPP（Standard Parallel Port）方式實(shí)現(xiàn)了由PC機(jī)向外設(shè)的單向傳輸，但實(shí)現(xiàn)PC機(jī)接收外設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)則非常麻煩；(范文先生網(wǎng)m.panasonaic.com收集整理)而增強(qiáng)型并行口EPP（Enhanced Parallel Port）協(xié)議卻很好地解決了這一問題，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的高速數(shù)據(jù)通信。

一、EPP接口協(xié)議介紹

EPP協(xié)議最初是由Intel、Xircom、Zenith三家公司聯(lián)合提出的，于1994年在IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)布。EPP協(xié)議有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：EPP1.7和EPP1.9。與傳統(tǒng)并行口Centronics標(biāo)準(zhǔn)利用軟件實(shí)現(xiàn)握手不同，EPP接口協(xié)議通過硬件自動(dòng)握手，能達(dá)到500KB/s～2MB/s的通信速率。

1.EPP引腳定義

EPP引腳定義如表1所列。

表1 EPP接口引腳定義

引腳號(hào) SPP信號(hào) EPP信號(hào) 方  向 說       明 1 Strobe nWrite 輸出 指示主機(jī)是向外設(shè)寫（低電平）還是從外設(shè)讀（高電平） 2～9 Data0～7 Data07 輸入/輸出 雙向數(shù)據(jù)總線 10 Ack Interrupt 輸入 下降沿向主機(jī)申請(qǐng)中斷 11 Busy nWait 輸入 低電平表示外設(shè)準(zhǔn)備好傳輸數(shù)據(jù)，高電平表示數(shù)傳輸完成 12 PaperOut/End Spare 輸入 空余線 13 Select Spare 輸入 空余線 14 Autofd nDStrb 輸出 數(shù)據(jù)選通信號(hào)，低電平有效 15 Error/Fault nDStrb 輸入 空余線 16 Initialize Spare 輸出 初始化信號(hào)，低電平有效 17 Selected Printer nAStrb 輸出 地址數(shù)據(jù)選通信號(hào)，低電平有效 18～25 Ground Ground GND 地線

2.EPP接口時(shí)序

EPP利用硬件自動(dòng)握手實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)之間的高速雙向數(shù)據(jù)傳輸，軟件只須對(duì)相應(yīng)端口寄存器進(jìn)行讀/寫操作。

（1）EPP寫操作時(shí)序如圖1所示。

CPU實(shí)現(xiàn)向外設(shè)寫數(shù)據(jù)的操作步驟如下：

①程序?qū)�EPP數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作；

②nWrite置低；

③CPU將有效數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上；

④nDStrb(nAStrb)變低（只要nWait為低）；

⑤主機(jī)等待nWait變高，確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送成功；

⑥主機(jī)等待nWait變高，確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送成功；

⑦EPP寫周期結(jié)束。

（2）EPP讀操作時(shí)序如圖2所示。

CPU實(shí)現(xiàn)從外設(shè)讀數(shù)據(jù)的操作步驟如下：

①程序?qū)ο鄳?yīng)EPP端口寄存器執(zhí)行讀操作；

②nDStrb(nAStrb)置低（如果nWait為低）；

③主機(jī)等待nWait為高，確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送成功；

④主機(jī)從并行口引腳讀取數(shù)據(jù)；

⑤nDStrb(nAStrb)置高；

⑥EPP讀操作周期結(jié)束。

3.EPP端口寄存器

EPP接口除了保留SPP的3個(gè)端口寄存器以外，還新增了5個(gè)端口寄存器，如表2所列。

表2 

地   址 端口名稱 方    向 基地址+0 SPP數(shù)據(jù)端口 寫 基地址+1 EPP狀態(tài)端口 讀 基地址+2 EPP控制端口 寫 基地址+3 EPP地址端口 讀/寫 基地址+4 EPP地址端口 讀/寫 基地址+5 EPP數(shù)據(jù)端口 讀/寫 基地口+6 未定義（32位傳輸） 讀/寫 基地址+7 未定義（32位傳輸） 讀/寫

EPP狀態(tài)端口寄存器

WAIT INTR USER1 USER2 USER3 × × TMOUT

WAIT：Wait狀態(tài)位（1有效）；

INTR：中斷請(qǐng)求狀態(tài)位（1有效）；

USER1～USER3：用戶自定義；

TMOUT：保留（EPP1.7）超時(shí)標(biāo)志位（EPP1.9）。

EPP控制端口寄存器。

× × DIR IRQEN ASTRB INIT DSTRB WRITE

DIR：方向位（1輸入，0輸出）；

IRQEN：中斷使能位（1有效）；

ASTRB：地址選通位（0有效）；

INIT：初始化（1有效）；

DSTRB：數(shù)據(jù)選通位（0有效）；

WRITE：讀/寫狀態(tài)位（0：寫，1：讀）。

讀取接口狀態(tài)和控制接口都只須對(duì)相應(yīng)的端口寄存器進(jìn)行操作。以初始化為例：

讀操作初始化：outportb(port+2,0x24)；

//port為SPP數(shù)據(jù)端口地址

寫操作初始化：outportb(port+2,0x04);

//port+2為EPP控制端口地址

4.EPP1.7和EPP1.9

EPP接口最先有EPP1.7標(biāo)準(zhǔn)定義，由于硬件廠商的原因，EPP現(xiàn)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：EPP1.7和EPP1.9，可以在BIOS/外圍設(shè)備/并行口（BIOS/Peripheral Setup/Parallel Port Mode）方式中進(jìn)行設(shè)置。兩者有如下不同點(diǎn)：

（1）EPP狀態(tài)端口寄存器的最低位bit0，在EPP1.9中定義為TMOUT。在EPP操作時(shí)序中，如果PC機(jī)數(shù)據(jù)（地址）選通信號(hào)變低后，且在10μs時(shí)間內(nèi)，外設(shè)未能將nWait置為低，則TMOUT置為1，表示延時(shí)。

（2）EPP1.9標(biāo)準(zhǔn)中，只有當(dāng)nWait為低時(shí)，才能開始一個(gè)操作周期；但在EPP1.7中，無論nWait狀態(tài)如何，nAstrb(nDstrb)都會(huì)被置低，從而開始一個(gè)新的數(shù)據(jù)（地址）操作周期。

二、EPP接口傳輸數(shù)據(jù)的一個(gè)實(shí)例

在某單片機(jī)系統(tǒng)中，須要將單片機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)中進(jìn)行分析處理。EPP接口（采用EPP1.7標(biāo)準(zhǔn)）硬件電路及軟件流程圖如圖3～圖5所示。

GAL譯碼電路方程式為/O1=/I1*/I2*/I3*I4*/I5，EPP接口選通地址為2000H。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行如下指令：

MOV DPTR，#2000H

MOVX @DPTR，A

就將寄存器A中的數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)據(jù)總線上，便于PC機(jī)利用EPP接口進(jìn)行讀操作。

C語言例程：

#define SPPDATA 0x0378 //定義各寄存器地址

#define SPPSTAT 0x0379

#define SPPCNTL 0x037A

#define EPPADDR 0x037B

#define EPPDATA 0x037C

#include<stdio.h>

FILE *fp;

Int data;

Long i;

int k;

fp=fopen(filename,"wb"); //打開要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件

outportb(SPPCNTL,0x24);

//向控制端口發(fā)00100100代碼，初始化為讀操作模式for(i=0;i<524288;i++)

{

while(!((inportb(SPPSTAT))&0x80))

//查詢是否發(fā)送完畢

{}

data=inportb(EPPDATA); //讀數(shù)據(jù)

fputc(data,fp); //將數(shù)據(jù)存入文件

}

fclose(fp); //關(guān)閉文件

單片機(jī)匯編語言程序?yàn)椋?/p>

FLAG1 BIT P1.7 ；標(biāo)志位

FLAG2 BIT P3.4

STADD EQU 0000H ；要傳輸數(shù)據(jù)段的起始地址

NUM EQU FFFFH ；要傳輸數(shù)據(jù)端的字節(jié)個(gè)數(shù)

COMMUN：MOV DPTR，#STADD

COMM1：MOVX A，@DPTR

PUSH DPH

PUSH DPL

MOV DPTR，#EPP_CE

MOVX @DPTR，A

POP DPL

POP DPH

SETB FLAG1 ；將P1.7置高

CLR FLAG2 ；將P3.4置低

JB FLAG1，$；查詢P1.7為低，即nDStrb為低，表示PC讀操作已完成

SETB FLAG2 ；將P3.4置高

SETB FLAG1 ；將P1.7置高

INC DPTR

CJNE NUM，COMM1 ；循環(huán)NUM次

RET

實(shí)際應(yīng)用該接口電路，能實(shí)現(xiàn)1MB/s的傳輸速率，并且性能穩(wěn)定可靠。

如果應(yīng)用EPP1.9標(biāo)準(zhǔn)，硬件電路不用變動(dòng)，軟件中可以省略對(duì)nWait進(jìn)行判斷的環(huán)節(jié)，速率能接近2MB/s。

結(jié)束語

本文系統(tǒng)介紹了EPP接口的原理，并且給出了一個(gè)利用EPP接口實(shí)現(xiàn)PC與單片機(jī)系統(tǒng)間高速傳輸?shù)膶?shí)例。EPP接口協(xié)議解決雙向高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題，在智能測(cè)量、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域必將得到廣泛的應(yīng)用。

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