浅谈增强并行口EPP的便携式数据采集系统应用

利用传统的标准并行口（SPP）或RS232进行数据传输，其速度和灵活性受到很大限制。简并行过程（Simplified Parallel Process）是基于CMMI以及软件工程和项目管理知识而创作的一种软件过程改进方法和规范,它由众多的过程规范和文档模板组成。SPP主要用于指导国内IT企业持续地改进其软件过程能力。通常可选择Nibble（4bits）或Byte（8bits）的方式进行输入数据，还有一种Bi-directiONal的双向传输方式，这种方式需硬件支持。SPP硬件是由8条数据线，4条控制线和5条状态线所组成，它们分别对应三个不同的寄存器来进行数据的读写操作。而增强型并行端口EPP（Enhanced Parallel Port）不但与SPP兼容，而且其最高传输速率可达ISA总线的能力（2MHz）。由于便携式计算机日益普及，基于EPP协议开发的便携式微机采集系统将会是一个发展趋势。

通常，低速的数据采集系统可不需要板上的数据缓存区。数据采集通常有两种解释：一种是指盘点机、掌上电脑等终端电脑设备；另外一种是指网络数据采集用的软件。数据采集系统包括了：可视化的报表定义、审核关系的定义、报表的审批和发布、数据填报、数据预处理、数据评审、综合查询统计等功能模块。其管脚功能如图1所示。它不但提供了存储空间作为数据的缓冲，而且还在EPP并行总线和A/D转换器之间充当一弹性的存储器，因而无需考虑相互间的同步与协调。FIFO的优点在于读写时序要求简单，内部带有读写的环形指针，在对芯片操作时不需额外的地址信息。随着FIFO芯片存储量的不断增加和价格的不断下降，它将成为传统数据存储器件RAM、SRAM等的有力替代者。方案中的A/D转换器采用了Analog Device 公司的AD1671,最大采集速率可达1.25MHz、12Bit无漏码转换输出。

1 EPP协议简介

EPP协议与标准并行口协议兼容且能完成数据的双向传输，它提供了四种数据传送周期：数据写周期；数据读周期；地址写周期；地址读周期。虽然用于域名是EPP最初的动因，但协议设计的目标是可应用于任何订单和执行体系。EPP协议基于XML（结构化文本）格式，底层网络传输是不固定的，虽 EPP泡沫然目前指定的唯一方法是通过TCP,但该协议的灵活性设计，同样允许其使用如BEEP、SMTP、SOAP或其他方式传输。该协议由IETF的provreg工作组于2004年定稿，2009年8月，IETF认定了EPP的充分标准地位。

在设计中我们把数据周期用于便携机与采集板之间的数据传输，地址周期用于地址的传送与选通。表1列出了DB25插座在EPP协议中的各脚定义。

表1 EPP信号定义

图2是一个数据写周期的例子。

（1） 程序执行一个I/O写周期，写数据到Port4（EPP数据寄存器）。

（2）nWrite变低，数据送到串行口上。

（3）由于nWait为低，表示可以开始一个数据写周期，nDataSTB变低。

（4）等待外设的握手信号（等待nWait变高）。

（5）nDataSTB变高，EPP周期结束。

（6）ISA的I/O周期结束。

（7）nWait变低，表示可以开始下一个数据写周期。

可以看到，整个数据传送过程发生在一个ISA I/O周期内，所以用EPP协议传送数据，系统可以获得接近ISA总线的传输率（500k~2M byte/s）。

2 AD1671控制及采集系统工作原理

图3是AD1671的AD转换时序图

AD1671在Encode信号上升沿开始A/D转换，Dav信号在本次转换完成前一定时间变低，直到Dav出现上升沿表示本次转换结束。为防止数字噪声耦合带来的误差，Encode信号应在Dav信号变低后50ns内变低。系统中通过8254计数器对晶振进行分频来给AD1671提供Encode信号，以满足其工作时序的需要。系统原理图如图4所示。系统初始化时，向8254的Clock0写入计数值，由此可以灵活改变采样间隔，同时写入Clock1的计数值用来控制采样的个数。晶振采用5MHz有源四脚晶振，D触发器实现触发功能，系统工作原理如下：

系统初始化完成后，经地址译码器产生Add2信号，使D触发器状态翻转，由低变到高，8254计数使能端Gate0、Gate1变高，8254开始方式2的计数。当Clock0的计数时间到时，发出一个宽度为一时钟周期的负脉冲，经反向送入Encode,启动AD1671进行A/D转换。一次转换结束，利用Dav信号将转换的数据写入IDT7202,同时Clock1计数一次。当Clock1计数时间到后，发出一个脉冲，用来实现对D触发器的清零，使Gate0、Gate1变低，停止AD1671转换，完成一次系统的采集工作。

3 FIFO与EPP的接口电路

图5是EPP与IDT7202的接口电路

此电路是基于EPP1.9设计的。nDataSTB与nAddSTB组合产生nWait回送信号，实现连锁握手。方案中分别用数据读周期、地址读周期对1#FIFO、2#FIFO进行读取。EPP模式设定后，对FIFO存储器的读取非常简单。通过产生一个单I/O读指令到基址+4,EPP控制器就会产生所需的选通信号，用EPP数据读周期传送数据。对基址+3的I/O操作，可产生地址周期信号。

C语言指令如下：

读一个字节数据：Data=Inportb（Base_Addr+4）；

读一个字节地址： Data=Inportb（Base_Addr+3）；

实际应用中FIFO的存取时间达到ns 级，EPP的速度也接近ISA总线的速率。上述接口电路属于高频，电路设计要注意消除干扰。FIFO的读写信源应尽量靠近FIFO,没用到的数据输入端应接地或VCC等。