利用EPP接口协议实现高速数据通信_接口电路论文
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 | × | × | 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。
| × | × | 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<stdio.h>
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))&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。