ECP协议及在SX52BD与PC机间通信的实现_通信网络论文
关键词：ecp协议 互锁握手 虚拟外设
引言
扩展能力端口模式ecp（extented capability port）是一种ieee 1284标准的工作模式之一。它能实现双向数据传输，具有dma传输、数据rle压缩、双向寻址等功能。它要求主机外设双方的硬件都必须实现状态机的功能，即自动产生各种控制信号。ecp模式是唯一定义了寄存器实现的ieee 1284传输协议。在计算机端操作ecp并行协议，仅需对相应的寄存器进行读写就会触发硬件完成各种时序。ecp模式的数据传输率可以达到2～4mb/s。
sx52bd是sx系列产品，是采用cmos工艺制造的、可配置的通信控制器。它是一种高速单片机，指令大都是单周期的，其工作频率可达到50mhz。由于其特有速度，设备可实现虚拟外设（软件代替硬件的功能）。本文讲述的通信就是基于此完成的。
1 ecp协议
ecp传输通过标准并行端口实现。其db25接口的引脚定义如下：
1—hostclk; 2～9—双向d1～d8；
10—periphclk； 11—periphack；
12—nackreverse; 13—xflag；
14—hostack; 15—nperiphrequest；
16—nreverserequest; 17—ieee1284active；
18～25—各信号地。
ecp模式分以下8个操作阶段。
①模式商议阶段。主机把ecp的能力请求值放到数据总线上，然后置ieee 1284 active为高，hostack为低。外设应该置periphclk为低，nperiphrequest为高，xflag为高，nackreverse为高。主机置hostclk为低，然后置hostclk和hostack为高，表示已经确认了一个兼容于ecp模式的外设。接着，外设置nackreverse为低，periphack为低，xflag为高，periphclk为高。接口进入设置阶段。
②ecp设置阶段。主机置hostack为低，外设置nackreverse为高，响应主机。接口进入正向空闲阶段，可以开始传输数据。
③正向空闲阶段。外设置periphack为低，主机检测到此信号可开始传输数据。
④ecp正向传输阶段。主机将数据放到数据总线上，置hostclk为低。外设置periphack为高，应答。主机置hostclk为高，外设接收数据并置periphack为低，完成这次传输。
这种握手方式即互锁握手（interlocked handshake）。互锁握手是指每一个控制信号的跳变都由接口对方相互应答。使用这种方式，外设可以控制传输的时间以满足它进行操作的需要。
⑤ecp正向到反向转换阶段。在正向空闲阶段，主机置8位数据总线为高阻状态，并设置hostack为低。为等待最小建立时间后，置nreverserequest为低。外设置nackreverse为低应答，进入反应空闲阶段。
看上去相当复杂，但pc端操作却很简单，仅需对后面介绍的寄存器读写即可。单片机端略微复杂，但也只需对i/o口置位、复位、读取，编程并不难。
2 sx52bd单片机简介
sx52bd片内程序存储器容量为4096字节，数据存储器容量为262×8位。sx52bd具有5个8位i/o端口a、b、c、d、e，2个带8位预定标器的16位定时器，1个带预定标器通用8位定时器，1个模拟比较器，1个brownout检测器及看门狗定时器，1个内部rc振荡器。端口a、b、c为双向i/o口；端口b可作为唤配置、比较器、定时器1的输入；端口c可作为定时器2的输入；端口d、e仅做输入用。
sx52bd有3种不同的寻址方式：间接寻址、直接寻址、半直接寻址。对寄存器寻址模式的选取依赖于指令中5位“fr”的值。
*间接模式：fr=00h
*直接模式：（fr bit 4=0）fr=01h～0fh
*半直接模式：（fr bit 4=1）fr=10h～1fh
由于sx52bd运行速度可达50mhz，由指令运行产生时序完全可达到ecp协议的时序时间要求，并且它的i/o口驱动能力满足pc机要求。因此，不用使用任何额外的硬件电路产生时序，这就是虚拟外设的概念。
3 ecp通信在sx52bd与pc机间的实现
由于采用了虚拟外设，因此硬件电路结构极其简单：将sx52bd单片机的25个双向i/o口接入pc机即可。
ecp通信的实现由软件完成。主机设置好bios后，可通过操作寄存器直接产生硬件所需时序。寄存器定义如表1。
表1 寄存器定义（基址0x378）
| 名 称 | 地址偏移 | 读 写 | 大 小 | 功 能 |
| ecpafifo | 0x000 | w-r/w | 大小 | 地址寄存器 |
| dsr | 0x001 | r | 字节 | 状态寄存器 |
| dcr | 0x002 | r/w | 字节 | 控制寄存器 |
| ecpdfifo | 0x400 | r/w | 双字节 | 数据寄存器 |
| ecr | 0x402 | r/w | 字节 | 扩展控制寄存器 |
其中状态寄存器dsr位定义如图1，控制寄存器dcr的位定义如图2。扩展控制寄存器ecr中定义了ecp对fifo、dma的使用，在速度要求较高时才对其操作。
下面列出了实现简单的ecp协议。图3为sx52bd端的程序流程图，图4为pc机端的程序流程图。
结语
总体来说，由于ecp协议功能完善而且实现简单，对时间要求也不是很严格，在许多传输速率要求不是特别高的场合中应用价值很高。另外，sx系列单片机的虚拟外设具有很广泛的应用。