利用EPP接口協議實現高速數據通信
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前言
單片機系統中常常需要具備與PC機通信的功能，便于將單片機中的數據傳送到PC機中用于統計分析處理；有時又需要將PC機中的數據裝入單片機系統中，對單片機程序進行驗證和調試。目前常用的通信方式是串行通信，但傳輸速率太低，以9600bps計算，傳輸1MB至少需要10min(分鐘)以上。并行通信克服了串行通信傳輸速率低的缺點。標準并行口SPP（Standard Parallel Port）方式實現了由PC機向外設的單向傳輸，但實現PC機接收外設發送的數據則非常麻煩；而增強型并行口EPP（Enhanced Parallel Port）協議卻很好地解決了這一問題，能夠實現穩定的高速數據通信。
一、EPP接口協議介紹
EPP協議最初是由Intel、Xircom、Zenith三家公司聯合提出的，于1994年在IEEE1284標準中發布。EPP協議有兩個標準：EPP1.7和EPP1.9。與傳統并行口Centronics標準利用軟件實現握手不同，EPP接口協議通過硬件自動握手，能達到500KB/s～2MB/s的通信速率。
1.EPP引腳定義
EPP引腳定義如表1所列。
表1 EPP接口引腳定義
| 引腳號 | SPP信號 | EPP信號 | 方 向 | 說 明 |
| 1 | Strobe | nWrite | 輸出 | 指示主機是向外設寫（低電平）還是從外設讀（高電平） |
| 2～9 | Data0～7 | Data07 | 輸入/輸出 | 雙向數據總線 |
| 10 | Ack | Interrupt | 輸入 | 下降沿向主機申請中斷 |
| 11 | Busy | nWait | 輸入 | 低電平表示外設準備好傳輸數據，高電平表示數傳輸完成 |
| 12 | PaperOut/End | Spare | 輸入 | 空余線 |
| 13 | Select | Spare | 輸入 | 空余線 |
| 14 | Autofd | nDStrb | 輸出 | 數據選通信號，低電平有效 |
| 15 | Error/Fault | nDStrb | 輸入 | 空余線 |
| 16 | Initialize | Spare | 輸出 | 初始化信號，低電平有效 |
| 17 | Selected Printer | nAStrb | 輸出 | 地址數據選通信號，低電平有效 |
| 18～25 | Ground | Ground | GND | 地線 |
2.EPP接口時序
EPP利用硬件自動握手實現主機與外設之間的高速雙向數據傳輸，軟件只須對相應端口寄存器進行讀/寫操作。
（1）EPP寫操作時序如圖1所示。
CPU實現向外設寫數據的操作步驟如下：
①程序對EPP數據寄存器執行寫操作；
②nWrite置低；
③CPU將有效數據送到數據總線上；
④nDStrb(nAStrb)變低（只要nWait為低）；
⑤主機等待nWait變高，確認數據發送成功；
⑥主機等待nWait變高，確認數據發送成功；
⑦EPP寫周期結束。
（2）EPP讀操作時序如圖2所示。
CPU實現從外設讀數據的操作步驟如下：
①程序對相應EPP端口寄存器執行讀操作；
②nDStrb(nAStrb)置低（如果nWait為低）；
③主機等待nWait為高，確認數據發送成功；
④主機從并行口引腳讀取數據；
⑤nDStrb(nAStrb)置高；
⑥EPP讀操作周期結束。
3.EPP端口寄存器
EPP接口除了保留SPP的3個端口寄存器以外，還新增了5個端口寄存器，如表2所列。
表2
| 地 址 | 端口名稱 | 方 向 |
| 基地址+0 | SPP數據端口 | 寫 |
| 基地址+1 | EPP狀態端口 | 讀 |
| 基地址+2 | EPP控制端口 | 寫 |
| 基地址+3 | EPP地址端口 | 讀/寫 |
| 基地址+4 | EPP地址端口 | 讀/寫 |
| 基地址+5 | EPP數據端口 | 讀/寫 |
| 基地口+6 | 未定義（32位傳輸） | 讀/寫 |
| 基地址+7 | 未定義（32位傳輸） | 讀/寫 |
EPP狀態端口寄存器
| WAIT | INTR | USER1 | USER2 | USER3 | TMOUT |
WAIT：Wait狀態位（1有效）；
INTR：中斷請求狀態位（1有效）；
USER1～USER3：用戶自定義；
TMOUT：保留（EPP1.7）超時標志位（EPP1.9）。
EPP控制端口寄存器。
| DIR | IRQEN | ASTRB | INIT | DSTRB | WRITE |
DIR：方向位（1輸入，0輸出）；
IRQEN：中斷使能位（1有效）；
ASTRB：地址選通位（0有效）；
INIT：初始化（1有效）；
DSTRB：數據選通位（0有效）；
WRITE：讀/寫狀態位（0：寫，1：讀）。
讀取接口狀態和控制接口都只須對相應的端口寄存器進行操作。以初始化為例：
讀操作初始化：outportb(port+2,0x24)；
//port為SPP數據端口地址
寫操作初始化：outportb(port+2,0x04);
//port+2為EPP控制端口地址
4.EPP1.7和EPP1.9
EPP接口最先有EPP1.7標準定義，由于硬件廠商的原因，EPP現有兩個標準：EPP1.7和EPP1.9，可以在BIOS/外圍設備/并行口（BIOS/Peripheral Setup/Parallel Port Mode）方式中進行設置。兩者有如下不同點：
（1）EPP狀態端口寄存器的最低位bit0，在EPP1.9中定義為TMOUT。在EPP操作時序中，如果PC機數據（地址）選通信號變低后，且在10μs時間內，外設未能將nWait置為低，則TMOUT置為1，表示延時。
（2）EPP1.9標準中，只有當nWait為低時，才能開始一個操作周期；但在EPP1.7中，無論nWait狀態如何，nAstrb(nDstrb)都會被置低，從而開始一個新的數據（地址）操作周期。
二、EPP接口傳輸數據的一個實例
在某單片機系統中，須要將單片機系統中數據存儲器的大量數據傳輸到PC機中進行分析處理。EPP接口（采用EPP1.7標準）硬件電路及軟件流程圖如圖3～圖5所示。
GAL譯碼電路方程式為/O1=/I1*/I2*/I3*I4*/I5，EPP接口選通地址為2000H。當單片機執行如下指令：
MOV DPTR，#2000H
MOVX @DPTR，A
就將寄存器A中的數據鎖存到數據總線上，便于PC機利用EPP接口進行讀操作。
C語言例程：
#define SPPDATA 0x0378 //定義各寄存器地址
#define SPPSTAT 0x0379
#define SPPCNTL 0x037A
#define EPPADDR 0x037B
#define EPPDATA 0x037C
#includestdio.h>
FILE *fp;
Int data;
Long i;
int k;
fp=fopen(filename,"wb"); //打開要存儲數據的文件
outportb(SPPCNTL,0x24);
//向控制端口發00100100代碼，初始化為讀操作模式for(i=0;i524288;i++)
{
while(!((inportb(SPPSTAT))0x80))
//查詢是否發送完畢
{}
data=inportb(EPPDATA); //讀數據
fputc(data,fp); //將數據存入文件
}
fclose(fp); //關閉文件
單片機匯編語言程序為：
FLAG1 BIT P1.7 ；標志位
FLAG2 BIT P3.4
STADD EQU 0000H ；要傳輸數據段的起始地址
NUM EQU FFFFH ；要傳輸數據端的字節個數
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 ；將P1.7置高
CLR FLAG2 ；將P3.4置低
JB FLAG1，$；查詢P1.7為低，即nDStrb為低，表示PC讀操作已完成
SETB FLAG2 ；將P3.4置高
SETB FLAG1 ；將P1.7置高
INC DPTR
CJNE NUM，COMM1 ；循環NUM次
RET
實際應用該接口電路，能實現1MB/s的傳輸速率，并且性能穩定可靠。
如果應用EPP1.9標準，硬件電路不用變動，軟件中可以省略對nWait進行判斷的環節，速率能接近2MB/s。
結束語
本文系統介紹了EPP接口的原理，并且給出了一個利用EPP接口實現PC與單片機系統間高速傳輸的實例。EPP接口協議解決雙向高速數據傳輸的難題，在智能測量、自動控制、數據傳輸等領域必將得到廣泛的應用。
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