单片机与PC机之间并行通讯的一种实现方法

1　引言

　　在许多单片机控制系统的研制过程中，为使控制系统达到最佳的控制状态和最高的技术性能，进行控制参数的在线反复细致调整是必不可少的。以往单片机与外界进行人机对话都是通过可编程键盘显示接口器件8279实现的，但8279的加入，占用了大量的程序空间，有的将近整个程序的三分之一，另外，用小键盘进行控制参数的小幅度修正也不方便。

　　再者，产品开发人员对控制系统内部的计算过程十分感兴趣，如果能将每一步的计算结果传送出来进行分析检验，必将对产品研制带来益处。单片机与PC机之间的串行通讯虽然也可以实现单片机与PC机之间的数据交换，但速度较低（最高19200byte/s），无法满足实时传送大量数据的要求。为此，开发了利用双端口RAM IDT7132和PC机的并行打印机接口，实现单片机与PC机之间并行通讯的方法，该方法只需通过接口电路与PC机打印机接口相连即可使用，且通讯速度也可满足要求。

图1　IDT7132结构功能框图

2　双端口RAM IDT7132的结构和特点

　　IDT公司的双端口RAM时序与INTEL公司的单片机系统兼容，与现今流行的MCS—98/96系 列单片机相配合，特别适用于单片机与单片机、单片机与PC机之间大量数据的高速双向传送 。

　　IDT7132是一种高速2K×8CMOS双端口静态RAM，它提供了两个带有自身控制、地址和I/O 引脚的独立端口，可独立地读写存储器中的任何单元。IDT7132还带有片内硬件端口总线仲裁电路，提供了BUSY总线仲裁方式，可以允许双机同步地读或写存储器中的任何单元，同时保证数据的完整性。IDT7132结构功能框图参见图1,非竞争的读写控制如表1所示。

表1 IDT7132非竞争读写控制字

图3　硬件接口电路

3　PC机并行打印机接口各信号作用

　　PC机都配有一个标准的CENTRONICS并行打印机适配器接口，长期以来一直是作为打印机 接口而应用的，通过对其分析发现：它也可以作为通用I/O并行口来使用。通过对该适配器 内的三个I/O端口的控制，可实现数据和控制信号的输入、输出［1］。下面对各I/O 端口及并行口各引线功能进行说明。

　　PC机并行打印机适配器接口具有8位数据输入输出线，可通过读写378H I/O端口对外引线上的数据进行读写操作。对该端口进行一次写数据操作，意味着一个8位数据被写到一个8 位寄存器锁存并输出到外引线上。而对该端口进行一次读操作，读入的只是由写操作锁存在输出寄存器中的值，所以读操作只能用于打印机接口的自检。对于双机通讯来说，8位数据线只 能起到从PC机向外发送数据的作用。

　　PC机并行打印机适配器接口具有5根控制信号输出线，可通过写37AH I/O端口把控制信号输出到外引线上，该输出信号也经过寄存器锁存 。控制字格式如表2所示。

表2　37AH I/O端口控制字格式

　　D4位IRQEN为中断允许控制，如果不采用中断方式，应使D4=0。另外，还要注意：外引 线INIT输出的信号逻辑与D2相同，而其它3位相反。[page]

　　PC机并行打印机适配器接口具有5根状态输入线，可通过读379H I/O端口把外引线上的 状态信号读入PC机，该端口输入缓冲器与状态输入线的对应情况如表3所示。

表3　379H I/O端口状态信号格式

4　硬件接口电路设计

　　该并行通讯的原理框图如图2所示，由PC机、并行通讯接口以及包括双端口RAM的单片机 控制系统组成。

图2　并行通讯原理框图

　　单片机控制系统与PC机之间的并行通讯是通过对双端口RAM的读写实现的。单片机对双端口RAM的访问与片外扩展RAM没有区别，而PC机侧对双端口RAM的读写则需设计一接口电路才能实现。从以上的分析可以看出，PC机并行打印机适配器接口共有13根输出线和5 根输入线可供访问双端口RAM，而双端口RAM IDT7132的地址总线宽度是11位、数据总线的宽度是8位，因此必须使用锁存器74LS373实现地址和数据总线的共享，使用双路开关74LS157 实现将 IDT7132的8位数据分两次读入PC机。硬件接口电路如图3所示。

　　端口RAM的控制字、地址、输出数据都是通过PC机对378H端口写操作发出的，3个74LS37 3的锁存命令以及74LS157的控制命令则是通过对37A端口写操作实现的。另需注意：当PC机 从双端口RAM中读数据时，应控制H3的为高电平，使H3输出呈高阻状态，以避免对读入数据 产生影响。而PC机向双端口RAM中写数据时，H3的应为低电平。

　　为方便实时性的要求，可将双端口RAM右侧的片选信号与相连（如图中虚线所示），借用PC机打印中断IRQ7采用中断方式进行并行通讯。单片机控制系统侧是主动方，单片机在每个控制周期最后将各项数据写入双端口RAM，然后由发出中断请求。

5　软件设计

　　下面给出用Turbo C2.0编写的非中断方式用于读写操作的两个函数。
　　Void readdata(unsigned char read_address_L, unsigned char read_address_H,
　　unsigned char read_data)
　　{
　　outportb(0x378,0x70); /*写双端口RAM控制字且使H3的为高电平*/
　　outportb(0x37a,0xf);
　　outportb(0x37a,0xb);
　　outportb(0x378,read_address_L);
　　outportb(0x37a,0xa);
　　outportb(0x37a,0xb);/*低8位地址送H2锁存*/
　　outportb(0x378,read_address_H);
　　outportb(0x37a,0xf);
　　outportb(0x37a,0xb); /*高3位地址送H1锁存*/
　　outportb(0x378,0x60); /*发读命令*/
　　outportb(0x37a,0xf);
　　outportb(0x37a,0xb);
　　read_data=inportb(0x379)&0xf; /*读低4位数据*/
　　outportb(0x37a,0x9);
　　read_data+=(inportb(0x379)&0xf)<<4; /*读高4位,再与低4位合并*/
　　}
　　
　　Void writedata(unsigned char write_address_L, unsigned char write_address_H,
　　unsigned char write_data)
　　{
　　outportb(0x378,0x20); /*写双端口RAM控制字且使H3的为低电平*/
　　outportb(0x37a,0xf);
　　outportb(0x37a,0xb);
　　outportb(0x378,write_address_L);
　　outportb(0x37a,0xa);
　　outportb(0x37a,0xb); /*低8位地址送H2锁存*/
　　outportb(0x378,write_address_H);
　　outportb(0x37a,0xf);
　　outportb(0x37a,0xb); /*高3位地址送H1锁存*/
　　outportb(0x378,write_data);
　　outportb(0x37a,0x3);
　　outportb(0x37a,0xb); /*输出数据送H3锁存*/
　　outportb(0x378,0x0); /*写命令*/
　　outportb(0x37a,0xf);
　　outportb(0x37a,0xb);
　　}

6　结论

　　利用双端口RAM和PC机的并行打印机接口实现单片机与PC机之间并行通讯，具有接口电路简单、对PC机侧不需作任何改动、易于实现以及通讯速度快等优点，选用CPU为486DX4/10 0的PC机通讯速率可达30kbyte/s，大大超过了串行通讯。该方案已成功地应用于以MCS196KC 为控制核心的机车柴油机数字式电子调速器的研制中，通过保留的历史数据为进一步改善调速器性能，特别是控制算法打下了基础。另外，该方案与笔记本电脑相结合，在今后数字式 电子调速器产品中可望扩展成便携式调试监控工具。

参考文献
［1］吕景瑜.微型计算机接口技术［M］.北京：科学出版社，1995.
［2］钱占军.利用笔记本电脑打印机口实现数据采集［J］.电子技术应用，1995（ 6）.
［3］张利. PC机打印口的原理及应用开发［M］.北京:清华大学出版社,1996.