虚拟仪器中的EPP接口设计

虚拟仪器与微型计算机的接口主要有3种形式：

(1)通用仪器总线接口 最典型的是VXI总线(VMEbus Extensions for Instrumentation，VME总线在仪器领域的扩展)，该总线数据传输速度可达40Mb／s，其电气标准规范，系统重组和电磁兼容性均较好，可靠性高，并具有同步触发功能；但系统结构复杂、成本高，一般适合于组建大型精密的自动测试系统，如航空测试系统，军用测试系统。

(2)计算机内部插卡式接口 主要有微机内部的ISA接口和PCI接口，数据传输速度分别可达16Mb／s和133Mb／s；价格适中，适用于中小型测试系统。但由于插卡式结构的虚拟仪器直接插在微机内部的主板上，极易受到PC机的电源纹波和机箱内电磁辐射的干扰，从而限制了他的应用范围。

(3)计算机外部通用总线接口 主要有增强并行接口EPP(Enhanced Parallel Port，IEEEl284)、扩展能力接口 ECP(Enhanced Capability，PortIEEEl284)、通用串行总线USB(Universal Serial Bus)和火线Fire wire(即IEEEl394总线)，数据传输速度分别可达2Mb／s，4Mb／s，12Mb／s和400Mb／s。EPP和ECP是在原打印机接口基础上发展起来的并行接口；USB，Fire wire是新型高速串行总线，并具有热插拔能力。由于采用外部通用接口的虚拟仪器硬件在微机外部与计算机相联，因此电磁兼容特性良好。特别是增强并行接口EPP，技术的复杂性和成本都不会太高，是构建通用自动测试系统的一种良好选择。由于插拔不用开机箱，使用方便，尤其是适用于笔记本电脑。

本文仅讨论使用EPP井口的虚拟仪器。

2 EPP增强型并行接口

EPP协议是一种与标准并行口兼容且能完成双向数据传输的协议。该协议定义的并行口更像一个开放的总线，给用户提供了强大的功能和灵活的设计手段。

2．1 EPP信号特性

当计算机井口工作于EPP模式时，实际上只用了8条数据线Data0～7和5条信号线nWrite，nWait，uDataStrobe，nAddrStrobe，nReset("n"表示低有效)。EPP信号引脚的定义与标准并口的定义有所不同，如表1所示。

2．2 EPP端口寄存器

EPP端口与标准井口SPP兼容，并增强定义了新的端口地址，如表2所示(Base为并口基地址：如LPTl为378H)。

当对基地址端口进行I／O操作时，就如同使用标准井口一样，必须由软件程序检测当前状态以产生必要的控制信号。要同EPP外设通信，则从EPP地址端口Base+3读写地址，从EPP数据端口Base+4读写数据。由于计算机井口只有8b数据线，16b或32b数据必须分成若干字节分别传送。如果设备端口有16b或32b数据线，可以利用Base+5，Base+6和Base+7三个端口直接完成16b或32b数据传输。

2．3 EPP时序

与标准并口通过软件检测外设状态并产生握手信号不同，EPP只需对相应端口进行一次I／O操作，读／写周期即开始，计算机自身产生一系列异步、互锁信号，自动完成握手操作，避免了程序的复杂性，使得EPP数据传输率接近标准PC内部ISA总线的传输率，典型的EPP传输速率为500kb／s～2Mb／s。

EPP协议定义的并行口提供了4种传送周期：数据写周期、数据读周期、地址写周期和地址读周期。数据周期一般用于计算机向外设发送命令和控制信号，以及向外设传送数据。地址周期一般用于传送地址、通道等信息。实际上，数据周期和地址周期并没有那么严格的界限，可以把地址周期看作另一种数据周期。图1～图4是4种周期的时序图。

EPP时序规定nDataStrobe(nAddrStrobe)信号在PC检测到nWait有效后才能置低，nDataStrobe(nAddrStrobe)有效又导致nWait信号变高，即通知PC结束该读写周期，nDataStrobe(nAddrStrObe)随后恢复到空闲时的高电平状态。上述信号之间的互锁关系可用下式实现。

2．4 EPP初始化

在EPP处于空闲状态时，nDataStrObe，nAddrStrObe，nWrite和nReset信号必须无效且p处于高电子状态。有的PC机需要程序在读写EPP之前对井口控制寄存器(BASE+2)相应位(Bit 0，Bitl，Bit3)初始化，即向控制寄存器写入xxxx0100的控制字。而有的井口当其被置于反向传输模式时，将无法正常实现EPP写周期，需要在使用EPP之前将并口置于正向传输模式，即清除控制寄存器的第5位Bit5。所以在发生上述情况时，程序在访问EPP数据、地址寄存器之前需先向控制寄存器写入xxoxol00的控制字。

3 虚拟仪器EPP并行接口电路设计

虚拟仪器通过EPP并行接口连接PC计算机，硬件电路板包括多路数字量输入／输出、定时器／计数器、A／D转换器及D／A转换器、存储器等，软件包括硬件I／O驱动程序、仪器驱动程序、数据采集和处理模块、面板显示程序等，通过软件编程可构成交直流电压表、
频率计、多波形程控信号源、数字存储式示波器等虚拟仪器。

电路板内采用了总线结构，各功能部件均连接在模板的内部总线上。EPP有8条数据／地址共用线，因此只能采用分时复用的方法提供所需要的数据和地址总线。此外，还需要为各输入输出电路提供读写信号和片选信号。

为简化设计，使用CPLD芯片EPM7128SLC84完成电路板到EPP并口的接口电路。CPI。D的设计输入采用A1tera公司的硬件描述语言HDL(Hardware Describable Language)，开发工具为MAX-PI。USⅡ，设计输入、编译、仿真、修改及下载和电路验证都非常方便。EPP接口电路设计文件如下：

SUBDESIGN EPP
(／／前3行是连接EPP井口的数据、选通、读写、等待信号
data[7．．0] ：BIDIR'
naddstb， ndatastb， nwrite ：INPUT；
nwait ；OUTPUT；
／／以下是CPLD输出的信号
db[7．．0] ；BIDIR； ／／双向8位数据总线
a[7．．0] ：OUTPUT； ／／8位地址总线
rd，wr ：OUTPUT； ／／读写信号
csout[7．．0] ：OUTPUT； ／／8个输出端口片选信号
csin[7．．0] ：OUTPUT； ／／8个输入端口片选信号
)
BEGIN
Nwait=!(naddstb #ndatastb)；
IF ndatastb= =GND AND nwrite= =GND THEN
db[7．．0]=data[7．．0]; ／／数据写周期
END IF;
IF naddstb= =GND AND nwrite= =GND THEN
a[7．．0] =data[7．．0]; ／／数据写周期
END IF；
IF ndatastb= =GND AND nwrite= =GND THEN= =
VCC THEN ／／数据写周期
data0＝OPNDRN(db0)；
datal＝OPNDRN(dbl)；
data2＝OPNDRN(db2)；
data3＝OPNDRN(db3)；
data4＝OPNDRN(db4)；
data5＝OPNDRN(db5)；
data6＝OPNDRN(db6)；
data7＝OPNDRN(db7)；
END IF；
rd：nwrite#ndatastbl
wr＝!nwrite#ndatastb；
TABLE ／／8个输出端口片选信号, 地址为0～7
nwrite，naddstb，a[] ＝> csout[]；
0 ，0 ，H〞0〞 ＝>B〞11111110〞；
0 ，0 ，H〞10〞 ＝>B〞11111101〞；
0 ，0 ，H〞2〞 ＝>B〞11111011〞；
0 ，0 ，H〞3〞 ＝>B〞11110111〞；
0 ，0 ，H〞4〞 ＝>B〞11101111〞；
0 ，0 ，H〞5〞 ＝>B〞11011111〞；
0 ，0 ，H〞6〞 ＝>B〞10111111〞；
0 ，0 ，H〞7〞 ＝>B〞01111111〞；
END TABLE；
TABLE ／／8个输入端口片选信号, 地址为0～7
nwrite，ndatastb，a[] ＝> csin[] ；
1 ，0 ，0 ＝>B〞011111110〞；
1 ，0 ，1 ＝>B〞11111101〞；
1 ，0 ，2 ＝>B〞11111011〞；
1 ，0 ，3 ＝>B〞11110111〞；
1 ，0 ，4 ＝>B〞11101111〞；
1 ，0 ，5 ＝>B〞11011111〞；
1 ，0 ，6 ＝>B〞l0111111〞；
1 ，0 ，7 ＝>B〞01111111〞；
END TABLE；
END；

4 对EPP接口的I／O操作编程

使用Lab Winds／CVI虚拟仪器开发平台，设计了3个EPP接口功能函数。使用时首先初始化EPP接口，然后再调用EPP的输入或输出函数即可。

(1)初始化EPP接口函数

viod epp_init ()
{ outp (0x3a，0x24)；}

(2)EPP接口输出数据函数：先向地址寄存器写入I／O 8b地址，再向数据寄存器输出数据。

viod epp_out(unsigned short stdaddr，unsigned chardada)
{ outpw(Ox37b，stdaar)；
outp(0x37c，data)； }

(3)通过EPP接口输入数据函数：先向地址寄存
器写入I／O 8b地址，再从数据寄存器输人数据。

void epp-in(unsigned short staddr，unsigned char *dada)
{ outpw (0x37b，staddr)；

5 结 语

在虚拟仪器中使用增强并行接口EPP，具有数据传输速度高(2Mb／s)，电磁兼容特性良好。由于插拔不用开机箱，使用方便，具有热插拔能力，尤其是适用于笔记本电脑。技术复杂性和成本都不会太高，是构建通用自动测试系统的一种良好选择。EPP的接口
电路采用CPLD，设计快速，硬件实现容易，简化了软件开发。

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