葉青青

[中圖分類號]R562.25[文獻標識碼]A[文章編號]1007-9416(2009)11-0121-04

1 并行口簡介

并行口是PC機的常用接口。并行口由4根控制線,5根狀態(tài)線及8根數(shù)據(jù)線構(gòu)成。并行口位于PC機背面,通常為D-25針母座,也有的是D-25針公座。并行口有5種向下兼容的操作模式,分別是:兼容模式(Compatibility Mode)、半模式(Nibble Mode)、BYTE模式(Byte Mode)、EPP模式(EPP Mode)和ECP.模式(ECP Mode)。兼容模式(SPP)、半模式、Byte模式均是軟件握手,速率只有50KByte/s,最多也就是150KByte/s。EPP、ECP模式都是硬件握手,傳輸速率相近,速率最高可達2Mbyt/s。EPP模式5根狀態(tài)線中只用了2條,因而在實時雙向通信中能力顯得不足,且ECP模式可以使用FIFO緩沖器來發(fā)送/接收數(shù)據(jù)同時在Windows下還可以使用DMA通道來移動數(shù)據(jù),因而ECP模式更適用。

2 ECP說明

(1)ECP協(xié)議里有一個叫做Run Length Encoding的簡單壓縮配置,它的最大壓縮比率是64:1,且它對發(fā)送重復單一字節(jié)的數(shù)據(jù)采用計數(shù)和COPY一個字節(jié)的方式工作,計的數(shù)確定重復字節(jié)的個數(shù)。例如,要發(fā)送出25個‘A,首先發(fā)送24緊隨其后是‘A。外圍設(shè)備接收到之后通過計數(shù)24及‘A恢復出25個‘A, 這對于像掃描儀、打印機那樣數(shù)據(jù)比較長的外設(shè)來說,是非常好的并行接口。

壓縮的 Byte在數(shù)據(jù)處理路徑上有別于其它Byte,它作為指令被送到ECP的地址FIFO端口(ECP Address FIFO),發(fā)送到Address FIFO寄存器的字節(jié)可能是兩種東西,一是壓縮數(shù)據(jù)長度的計數(shù),二是字符的ASCI碼。壓縮Byte的MSB為1,那么其它7個BIT(BIT0—BIT6)代表的就是字符的ASCI碼;如果壓縮Byte的BIT7為0,那么在其它BIT位傳輸?shù)木褪且粋€壓縮數(shù)據(jù)長度的計數(shù)。

(2) ECP硬件特性

普通計算機只有一個并行接口,ECP、SPP、EPP只是并行接口的幾種工作模式,它們之間的差異就在于引腳

功能分配的不同,軟件運行的方式不同。SPP是軟件握手,EPP、ECP是硬件握手,但ECP和EPP硬件握手的方式還不同。ECP向后兼容SPP、EPP,當它工作在SPP模式時,并行端口上的每個數(shù)據(jù)線的用途與工作在SPP模式下并行口上的數(shù)據(jù)線的用途完全相同。當它工作在EPP模式時,并行端口上的每個數(shù)據(jù)線的用途與工作在EPP模式下并行口上的數(shù)據(jù)線的用途完全相同。當計算機工作在ECP模式下時,25腳并行接口各引腳功能定義如下表:

(4)ECP軟件寄存器

表格2列出了ECP寄存器的內(nèi)容。前三個寄存器和SPP寄存器幾乎完全相同,只是控制端口寄存器的Bit5位特殊,在ECP模式里它控制并行口的收發(fā)方向,進而影響ECR寄存器的FIFO Full及FIFO Empty Bit位。

當并行口工作在SPP模式時,基地址通常被稱為數(shù)據(jù)端口或數(shù)據(jù)寄存器,它使用簡單,用于把數(shù)據(jù)放到并行口的數(shù)據(jù)線上(PINS2—9)。在標準SPP模式下,這個寄存器通常只負責把數(shù)據(jù)寫到并口上,如果你想讀這個寄存器,只能讀到上一次發(fā)出的數(shù)據(jù)。然而如果你的并口是雙向的(Byte Mode),就可以在這個地址上接收數(shù)據(jù)。當并行口工作在ECP模式時,基地址+0用作地址FIFO(見表1、表2)。

基地址+1 稱為狀態(tài)端口或狀態(tài)寄存器,不可寫。狀態(tài)端口的高5位直接反映并行口的5條狀態(tài)線(引腳10,11,12,13,15)的狀態(tài),Bit2是顯示IRQ的狀態(tài)位,Bit1、Bit0是保留位。請注意BIT7位(BUSY)低電平有效,例如,如果寄存器的第7位是‘0,那就意味著并行口的第11腳加入的是+5V,同樣如果BIT2(NIRQ)是‘1那一定沒有中斷發(fā)生,詳見表格3。

控制端口(基地址+2)又稱為控制寄存器。在具體使用它時,讀是沒有意義的,一般用作只寫,詳見表格4。

基地址+402h :

基地址+402h是ECP的擴展控制寄存器(ECR),ECR設(shè)定在那一種模式ECP端口就將工作在那一種模式。

ECR的高三位字節(jié)用于選擇操作模式,共有7種模式,但并不是所有主機的并口硬件都支持這些模式,EPP就是其中一例。

Standard Mode :選擇這種模式,將使ECP端口工作于SPP標準模式,但不包含雙向功能。

Byte Mode / PS/2 Mode :ECP端口工作于SPP的雙向模式。

Parallel Port FIFO Mode :此種模式任何數(shù)據(jù)都可寫入DATA FIFO,端口使用SPP握手把FIFO中的DATA送給外圍設(shè)備,而握手過程是由硬件產(chǎn)生的。這對于非ECP的外設(shè)如打印機是非常有用的,你可以有一些ECP的特性如FIFO緩沖器、硬件握手,它是用已有的SPP握手而非ECP握手。

ECP FIFO Mode :ECP使用的標準模式。這種模式使用的是已經(jīng)講述過的ECP握手。

EPP Mode/Reserved :對于有些計算機,這種模式就是使ECP端口工作于EPP模式;而在有些計算機里這種模式仍作為保留模式。

Reserved :保留模式。

Configuration Mode :在這個模式里共有兩個配置寄存器可以用(CNFGA及CNFGB),它們都有指定的地址。

FIFO test mode:用于測試FIFO緩沖器的性能也用于確定這些功能的正確性。當端口處于這種模式時,任何寫進TEST FIFO(BASE+400H)的字節(jié)都被放進FIFO緩沖器里,任何從TESTFIFO寄存器里讀出的字節(jié)都是取自FIFO緩沖器。你可以使用ECR的FIFO Full及FIFO Empty的Bit位來確定FIFO緩沖器的性能,通常FIFO緩沖器有16個字節(jié)的深度。

ECR的其它BIT位在ECP操作端口中也起到非常重要的作用,ECP中斷BIT(BIT4)位使能中斷,DMA Enable Bit (Bit 3)使能直接內(nèi)存的存取的。如果ECP?Service Bit (Bit 2)被置高說明一個中斷請求已開始。不同計算機并行口使用的芯片往往不同,而不同芯片的ECP Service Bit位的復位方法可能是不同的,有些芯片需要你置0該Bit位,而有些芯片只需對ECR讀一次就可實現(xiàn)對ECP Service Bit位的復位。

FIFO Full (Bit 1) and FIFO Empty (Bit 0)顯示FIFO緩沖器的狀態(tài)。由于這兩個Bit位是在并行口數(shù)據(jù)傳輸方向已確定的條件下取得的,所以這里無需考慮Control Register的Bit5位。如果BIT0(FIFO Empty)置為1,那么FIFO緩沖器為空;如果BIT1置為1,那么FIFO緩沖器為滿;如果這兩個BIT位都不為1的話,說明有數(shù)據(jù)在FIFO里但它不滿,這兩個BIT位可用在FIFO Test Mode,用以測定FIFO緩沖器的容量。

基地址 + 400h為ECP的配置寄存器A,有關(guān)ECP端口的一些內(nèi)容都可以在配置寄存器A里得到。MSB確定中斷方式:邊沿或電平觸發(fā),這主要依賴于你使用的并行卡。BIT4—6位列出了卡上的總線寬度,一些卡只有8位數(shù)據(jù)寬度,而有些卡卻有32或16位的數(shù)據(jù)寬度。為了使你的并行卡發(fā)揮最大的效能,可以先利用軟件讀出這些BIT位的狀態(tài),以此決定輸出端口的最大字的數(shù)據(jù)寬度(見表5)。

配置寄存器的低三位,用于主機的恢復。為了從一個錯誤中恢復,軟件必須知道有多少個字節(jié)已送出,而獲取已送出字節(jié)的方法是查看暫存于FIFO的字節(jié)數(shù)。

有些外設(shè)的輸入端口可能有以Byte為單位的移位寄存器,需要并行口FIFO滿之后才將數(shù)據(jù)發(fā)送給外設(shè),Bit2就是確定并口是否FIFO滿之后再傳輸?shù)腂it位。還有,并行口只有8位寬度,而你需要傳輸字長16位或32位的指令,如果是這種情況,并行端口的字仍然能夠送出。字長可能是1Byte、2Byte或4Byte,而在發(fā)生錯誤時整個字的一些Byte可能還未送出,此時配置寄存器的Bite0和Bite1位就指明了剩余在FIFO里的Byte數(shù)量,繼而可以將剩余的Byte全部送出。

基地址+401h為配置寄存器B (cnfgB),是可讀/寫寄存器。一些并行口可以利用軟件配置CnfgB從而設(shè)置IRQ和DMA資源。而有些端口則需設(shè)置BIO或在并行卡上跳線來設(shè)置IRQ和DMA,因此此時ConfgB為只讀。

配置寄存器的Bit 7設(shè)為1時,選擇使用RLE壓縮輸出數(shù)據(jù),在發(fā)送之前主機將壓縮數(shù)據(jù),復位之后壓縮數(shù)據(jù)將被發(fā)送到外圍設(shè)備,BIT6將反饋IRQJ腳的狀態(tài)。有些設(shè)備不僅僅把IRQ用做反映并行口的狀態(tài),還用于診斷沖突(見表6)。

BIT5到BIT3提供了端口IRQ分配的狀態(tài),同樣BIT2到BIT0提供了DMA通道狀態(tài)。我們可以讀/寫前面提及的BIT位,但對于跳線的并行卡,只能讀它的狀態(tài)。

3 并行口ECP模式與外設(shè)通信實例

計算機實現(xiàn)對AT89C51單片機的控制,單片機上傳一組數(shù)據(jù)給計算機處理。單片機與計算機的所有對接端口需加10K上拉電阻(見圖1、圖2、圖3)。

計算機C語言:

#define ECPAddr 0x0378

#define ECPState 0x0379

#define ECPContr0x037A

#define DataFIFO0x0778

#define ConfigRegB 0x0779

#define ECR0x077A

#include >

/******************************** 下傳3452 *********************************/

outp (ECR, 0x60);

outp (ECPContr, 0x04);//進入1284傳輸模式

outp(DataFIFO,3); outp(DataFIFO,4);outp(DataFIFO,5);outp(DataFIFO,2);m= inp(ECR)&0x01;

while(m==0x00)//如果數(shù)據(jù)未完全移出循環(huán)等待

{

m= inp(ECR)&0x01;Outtime++;

if( Outtime>1024)

{

state = 0x10;//“通信失敗”顯示

break;

}

}

Outtime=0;

outp (ECPContr, 0x3c);//退出1284傳輸模式

/********************************** End*********************************/

/*************************** 接收100個數(shù)據(jù)*****************************/

outp (ECR, 0x60);

outp (ECPContr, 0x21);//0x21

for(i=0;i<=99;i++)

{

m= inp(ECR)&0x01;

while(m==0x01)//如果數(shù)據(jù)為空循環(huán)等待

{

m= inp(ECR)&0x01;

Outtime++;

if( Outtime>1024)

{

i=100;//退出本次100個讀數(shù)

break;

}

}

y[i]=inp (DataFIFO)/10.0-3.5;

}//數(shù)據(jù)完全讀入后,nreverse Request并未置高

outp (ECPContr, 0x0c);//退出1284傳輸模式并口17腳此時為低電平

/*********************************End ********************************/

上述程序片段是本人利用LabWindows軟件制作的,經(jīng)過實際測試,這里為限制篇幅而略去了一些變量的定義、控制。

單片機C語言:

sbit HostCLK=P2^0;sbit PeriphReq = P2^2;sbit PeriphCLK=P2^5;sbit HostACK=P2^1;

sbit PeriphACK=P2^6;sbit nReverReq=P2^3; sbit nACKRever = P2^7;sbit ACT1284=P2^4;

while(ACT1284&&nReverReq;==0)//主機未下傳指令之前等待

{ }

PeriphACK=1;//外設(shè)應(yīng)答置高停止接收數(shù)據(jù)

PeriphACK=0;//外設(shè)應(yīng)答置低準備接收數(shù)據(jù)計算機只有查詢到此信號為低電平才將數(shù)據(jù)移入總線。

for(j=0;j<=3;j++)

{

while(HostCLK)

{}

PeriphACK = 1;

while(HostCLK==0)

{}

DATA[j]=P0;//HostCLK上升沿將數(shù)據(jù)移入單片機

PeriphACK = 0;//外設(shè)應(yīng)答置低結(jié)束一個讀周期

}

While (nReverReq)//主機沒有上傳數(shù)據(jù)請求循環(huán)等待

{ }

if((DATA[0]==3)&&(DATA[1]==4)&&(DATA[2]==5)&&(DATA[3]==2))

{

nACKRever=0;//響應(yīng)主機上傳數(shù)據(jù)的請求

PeriphACK=1;//通知主機送出的是數(shù)據(jù)防止主機誤操作移出數(shù)據(jù)

for(j=0;j<=99;j++)

{

P0=j;

PeriphCLKC=0;//通知主機總線上的數(shù)據(jù)是有效數(shù)據(jù)

while(HostACK==0)//主機未響應(yīng)有效數(shù)數(shù)據(jù)前循環(huán)等待

{ }

PeriphCLKC=1;//正沿將數(shù)據(jù)移入主機

while(HostACK)//主機未響應(yīng)已讀入數(shù)據(jù)之前循環(huán)等待

{ }

}

}

上述程序段因篇幅所限略去了一些變量的定義、賦值。

計算機的并行口ECP模式傳輸速率最高可達2Mbyt/s,可實現(xiàn)實時通信。它成本低,在短距離數(shù)據(jù)傳輸及控制中是非常理想的通信方式。在辦公、工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。

[參考文獻]

[1] http://www.beyondlogic.org/spp/parallel.pdf

[2] Http://www.deyondlogic.org/ecp/ecp.htm

[3] LabWindows/CVI8 Help