利用EPP接口协议实现高速数据通信

摘要：如何实现PC与单片机系统间的高速数据通信，是测量控制系统中经常遇到的难题。本文系统地介绍利用EPP接口协议实现高速数据通信的原理，并从硬件、软件两方面给出一个应用EPP接口协议的设计实例。 关键词：单片机系统 高速数据通信 EPP 前言 单片机系统中常常需要具备与PC机通信的功能，便于将单片机中的数据传送到PC机中用于统计分析处理；有时又需要将PC机中的数据装入单片机系统中，对单片机程序进行验证和调试。目前常用的通信方式是串行通信，但传输速率太低，以9600bps计算，传输1MB至少需要10min(分钟)以上。并行通信克服了串行通信传输速率低的缺点。标准并行口SPP（Standard Parallel Port）方式实现了由PC机向外设的单向传输，但实现PC机接收外设发送的数据则非常麻烦； 而增强型并行口EPP（Enhanced Parallel Port）协议却很好地解决了这一问题，能够实现稳定的高速数据通信。 一、EPP接口协议介绍 EPP协议最初是由Intel、Xircom、Zenith三家公司联合提出的，于1994年在IEEE1284标准中发布。EPP协议有两个标准：EPP1.7和EPP1.9。与传统并行口Centronics标准利用软件实现握手不同，EPP接口协议通过硬件自动握手，能达到500KB/s～2MB/s的通信速率。 1.EPP引脚定义 EPP引脚定义如表1所列。 表1 EPP接口引脚定义 引脚号 SPP信号 EPP信号 方 向 说 明 1 Strobe nWrite 输出 指示主机是向外设写（低电平）还是从外设读（高电平） 2～9 Data0～7 Data07 输入/输出 双向数据总线 10 Ack Interrupt 输入 下降沿向主机申请中断 11 Busy nWait 输入 低电平表示外设准备好传输数据，高电平表示数传输完成 12 PaperOut/End Spare 输入 空余线 13 Select Spare 输入 空余线 14 Autofd nDStrb 输出 数据选通信号，低电平有效 15 Error/Fault nDStrb 输入 空余线 16 Initialize Spare 输出 初始化信号，低电平有效 17 Selected Printer nAStrb 输出 地址数据选通信号，低电平有效 18～25 Ground Ground GND 地线 2.EPP接口时序 EPP利用硬件自动握手实现主机与外设之间的高速双向数据传输，软件只须对相应端口寄存器进行读/写操作。 （1）EPP写操作时序如图1所示。 CPU实现向外设写数据的操作步骤如下： ①程序对EPP数据寄存器执行写操作； ②nWrite置低； ③CPU将有效数据送到数据总线上； ④nDStrb(nAStrb)变低（只要nWait为低）； ⑤主机等待nWait变高，确认数据发送成功； ⑥主机等待nWait变高，确认数据发送成功； ⑦EPP写周期结束。 （2）EPP读操作时序如图2所示。 CPU实现从外设读数据的操作步骤如下： ①程序对相应EPP端口寄存器执行读操作； ②nDStrb(nAStrb)置低（如果nWait为低）； ③主机等待nWait为高，确认数据发送成功； ④主机从并行口引脚读取数据； ⑤nDStrb(nAStrb)置高； ⑥EPP读操作周期结束。 3.EPP端口寄存器 EPP接口除了保留SPP的3个端口寄存器以外，还新增了5个端口寄存器，如表2所列。 表2 地 址 端口名称 方 向 基地址+0 SPP数据端口 写 基地址+1 EPP状态端口 读 基地址+2 EPP控制端口 写 基地址+3 EPP地址端口 读/写 基地址+4 EPP地址端口 读/写 基地址+5 EPP数据端口 读/写 基地口+6 未定义（32位传输） 读/写 基地址+7 未定义（32位传输） 读/写 EPP状态端口寄存器 WAIT INTR USER1 USER2 USER3 %26;#215; %26;#215; TMOUT WAIT：Wait状态位（1有效）； INTR：中断请求状态位（1有效）； USER1～USER3：用户自定义； TMOUT：保留（EPP1.7）超时标志位（EPP1.9）。 EPP控制端口寄存器。 %26;#215; %26;#215; DIR IRQEN ASTRB INIT DSTRB WRITE DIR：方向位（1输入，0输出）； IRQEN：中断使能位（1有效）； ASTRB：地址选通位（0有效）； INIT：初始化（1有效）； DSTRB：数据选通位（0有效）； WRITE：读/写状态位（0：写，1：读）。 读取接口状态和控制接口都只须对相应的端口寄存器进行操作。以初始化为例： 读操作初始化：outportb(port+2,0x24)； //port为SPP数据端口地址 写操作初始化：outportb(port+2,0x04); //port+2为EPP控制端口地址 4.EPP1.7和EPP1.9 EPP接口最先有EPP1.7标准定义，由于硬件厂商的原因，EPP现有两个标准：EPP1.7和EPP1.9，可以在BIOS/外围设备/并行口（BIOS/Peripheral Setup/Parallel Port Mode）方式中进行设置。两者有如下不同点： （1）EPP状态端口寄存器的最低位bit0，在EPP1.9中定义为TMOUT。在EPP操作时序中，如果PC机数据（地址）选通信号变低后，且在10μs时间内，外设未能将nWait置为低，则TMOUT置为1，表示延时。 （2）EPP1.9标准中，只有当nWait为低时，才能开始一个操作周期；但在EPP1.7中，无论nWait状态如何，nAstrb(nDstrb)都会被置低，从而开始一个新的数据（地址）操作周期。 二、EPP接口传输数据的一个实例 在某单片机系统中，须要将单片机系统中数据存储器的大量数据传输到PC机中进行分析处理。EPP接口（采用EPP1.7标准）硬件电路及软件流程图如图3～图5所示。 GAL译码电路方程式为/O1=/I1*/I2*/I3*I4*/I5，EPP接口选通地址为2000H。当单片机执行如下指令： MOV DPTR，#2000H MOVX @DPTR，A 就将寄存器A中的数据锁存到数据总线上，便于PC机利用EPP接口进行读操作。 C语言例程： #define SPPDATA 0x0378 //定义各寄存器地址 #define SPPSTAT 0x0379 #define SPPCNTL 0x037A #define EPPADDR 0x037B #define EPPDATA 0x037C #include FILE *fp; Int data; Long i; int k; fp=fopen(filename,"wb"); //打开要存储数据的文件 outportb(SPPCNTL,0x24); //向控制端口发00100100代码，初始化为读操作模式for(i=0;i<524288;i++) { while(!((inportb(SPPSTAT))%26;amp;0x80)) //查询是否发送完毕 {} data=inportb(EPPDATA); //读数据 fputc(data,fp); //将数据存入文件 } fclose(fp); //关闭文件 单片机汇编语言程序为： FLAG1 BIT P1.7 ；标志位 FLAG2 BIT P3.4 STADD EQU 0000H ；要传输数据段的起始地址 NUM EQU FFFFH ；要传输数据端的字节个数 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 ；将P1.7置高 CLR FLAG2 ；将P3.4置低 JB FLAG1，$；查询P1.7为低，即nDStrb为低，表示PC读操作已完成 SETB FLAG2 ；将P3.4置高 SETB FLAG1 ；将P1.7置高 INC DPTR CJNE NUM，COMM1 ；循环NUM次 RET 实际应用该接口电路，能实现1MB/s的传输速率，并且性能稳定可靠。 如果应用EPP1.9标准，硬件电路不用变动，软件中可以省略对nWait进行判断的环节，速率能接近2MB/s。 结束语 本文系统介绍了EPP接口的原理，并且给出了一个利用EPP接口实现PC与单片机系统间高速传输的实例。EPP接口协议解决双向高速数据传输的难题，在智能测量、自动控制、数据传输等领域必将得到广泛的应用。