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

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 

EPP状态端口寄存器

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：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。