利用EPP接口协议实现高速数据通信
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。
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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。
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