虚拟仪器中的EPP接口设计

1、虚拟仪器中的EPP接口设计        摘要：增强型并行口EPP与标准并行口SPP兼容，但可通过数据线双向传送数据，并且达到接近于PC机ISA总线的数据传输率。本文详细讨论了EPP接口特性，并使用CPLD设计虚拟仪器的EPP接口电路，给出了用LabWindowsCVI编写的EPP接口功能函数。     关键词：虚拟仪器；EPP接口；CPLD；LabW indowsCVI 1引言虚拟仪器是计算机软件和硬件（处理器、存储器、显示器）及测试功能硬件（数模变换器、模数变换器、定时和计数、数字

2、输入输出等）构成的测试平台，他融合了测试理论、仪器原理、电子技术、计算机接口、总线技术以及软件编程技术于一身，实现了测量仪器的系列化、模块化、智能化和网络化，具有多功能、低成本、应用灵活、操作方便等优点，成为仪器发展的一个重要方向。    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40 Mbs，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

3、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16 Mbs 和133 Mbs；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 ParallelPort，IEEE1284）、扩展能力接口ECP（Enhanced Capability，PortIEEE1284）、通用串行总线USB（Universal SerialBu

4、s）和火线Fire wire（即IEEE1394总线），数据传输速度分别可达2 Mbs，4 Mbs，12 Mbs和400 Mbs。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并口的虚拟仪器。2EPP增强型并行接口    数据传输的协议。该协议定义

5、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。21EPP信号特性当计算机并口工作于EPP模式时，实际上只用了8条数据线Data07和5条信号线nWrite，nWait，nDataStrobe，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。22EPP端口寄存器EPP端口与标准并口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LPT1为378H）。 当对基地址端口进行IO操作时，就如同使用标准并口一样，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

6、地址端口Base3读写地址，从EPP数据端口Base4读写数据。由于计算机并口只有8 b数据线，16 b或32 b数据必须分成若干字节分别传送。如果设备端口有16 b或32 b数据线，可以利用Base5，Base6和Base7三个端口直接完成16 b或32 b数据传输。23EPP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IO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500 kbs2 Mbs。EPP协议定义的并行口提供了4种传

7、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26PC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。

8、24EPP初始化在EPP处于空闲状态时，nDataStrobe，nAddrStrobe，nWrite和nReset信号必须无效即处于高电平状态。有的PC机需要程序在读写EPP之前对并口控制寄存器（BASE2）相应位（Bit 0，Bit1，Bit3）初始化，即向控制寄存器写入xxxx0100的控制字。而有的并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xx0x0100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

9、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、AD转换器及DA转换器、存储器等，软件包括硬件IO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EPM7128 SLC84完成电路板到EPP并口的接口电路。CPLD的设计输入采用Altera公司的硬件描述语言H

10、DL（HardwareDescribable Language），开发工具为MAX-PLUS II， 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 EPP4对EPP接口的IO操作编程使用LabWindsCVI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（2）EPP接口输出数据函数：先向地址寄存器写入IO 8 b地址，再向数据寄存器输出数据。（3）通过EPP接口输入数据函数：先向地址寄存器写入IO8 b地址，再从数据寄存器输入数据。  datainp（0x37c）；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（2 Mbs），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。技术的复杂性和成本都不会太高，是构建通用自动测试系统