并行口在通信中的应用

并行口在通信中的应用程方（重庆邮电学院，重庆400065）摘要：简要介绍了计算机并行口的工作模式分类、用于打印时的工作原理及在不同工作模式下并行口的操作区别，最后，举例说明了在标准模式下进行双向数据采集的设计思路。关键词：模式；原理；比较；设计计算机并口用于连接打印机时，其功能极其简单，仅起传递打印命令和数据到打印机，并返回打印机状态到系统的作用。其3个端口（数据口、状态口、控制口）在标准模式下都是单向操作。如何设计并口扩展电路进行高速双向数据通信，又保持微机对打印机功能的透明性，是通信电路设计人员感兴趣的一个课题。关于计算机并口用作通信口的介绍，国内外资料不多，本文就此技术运用于数据采集系统，做个简单介绍。1并行口工作模式分类常见的计算机并口模式可分为兼容模式（Com－patibilityMode）、半字节模式（NibbleMode）、字节模式（ByteMode）、增强模式EPP（EnhancedParal－lelPort）和扩展模式ECP（ExtendedCapabilitiesPort）。其中，EPP模式和ECP模式适用于较高速率的数据通信，同时它们也兼容标准打印口的操作。在计算机的CMOS设置里，通常是按照以下的区分原则：标准模式、双向模式、EPP模式、ECP模式等。本文所说的标准打印机口操作模式，即是指标准模式。2并行口工作原理不同的模式下，并口的操作方式是不一样的。在这里，我们介绍应用最多的并行口工作模式——标准打印机口操作模式的工作原理。打印机并行接口逻辑具有3个设备端口：数据端口、控制端口和状态端口，均可用IN或（和）OUT指令对其进行读出或（和）写入。共有5种操作：读数据、写数据、读控制、写控制和读状态。它们都是对相应的端口寄存器进行的操作。2．1数据寄存器对数据寄存器的写入操作是CPU将打印数据传送到打印机的数据线上。其编程如下：MOVDX，DATA＿PORT；指向数据口OUTDX，AL；输出数据到AL对数据寄存器的读出操作是CPU取出送到打印机的打印数据，主要用于验证数据口数据的发送是否正确。其编程如下：MOVDX，DATA＿PORT；指向数据口INAL，DX；读入数据到AL2．2控制寄存器控制寄存器的各位定义如图1所示。对控制寄存器写入操作是CPU将控制命令送到打印机。其编程如下：MOVDX，CTRL＿PORT；指向控制口OUTDX，AL；输出控制到AL对控制寄存器的读出操作是CPU取出送到打印机的控制命令，主要用于验证控制口数据的发送是否正确。其编程如下：MOVDX，CTRL＿PORT；指向控制口INAL，DX；读入控制到AL在IBMPC系列微机系统启动过程中，要对打印机进行初始化，为系统随后进行的打印操作予以准备。对打印机初始化要输出的控制字节为“8＝00001000B”，并持续一定时间（4ms左右），随后规定操作系统支持的打印机操作方式：禁止中断、打印机联机及不自动换行。也就是说，在Windows操作系统下，对打印机的操作不能采用中断方式、操作打印机时打印机必须处于联机状态、打印机不能执行自动换行功能。2．3状态寄存器在标准模式下，状态寄存器是唯一的只读寄存器。通过对状态寄存器的读出操作，CPU可获得打印机送来的5位状态信息。状态寄存器各位定义如图2所示。对状态寄存器的读出编程如下：MOVDX，STATUS＿PORT；指向状态口INAL，DX；读入状态到AL注意：状态忙碌位（D7＝0）意味着打印机正在处理上一接收的打印数据。一旦处理完毕，立即发出应答信号，置应答位为0（D6＝0）；同时置忙碌位为1，即准备就绪。在中断允许条件下（控制寄存器D4＝1），此应答信号即可作为打印机的中断请求IRQ。状态口主要是为了使主机判断打印机的工作状态，保证打印数据的可靠发送。对一台并行口打印机发送打印数据，主要是计算机软件通过对以上端口执行指令操作，发送和接收各个端口的数据，并使相关的端口信号满足打印机要求的数据传输时序。不论计算机使用的是哪种型号的打印机，它们的数据传输时序都是一致的。打印机以每次接收一个8位数据作为数据传输时序的基本周期。但每个周期的间隔是不定时的，完全取决于外界的同步信号，即打印机接口控制寄存器的最低位——数据选通位“STROBE”。打印机数据传输时序如图3。图3中的各信号含义如下：（1）BUSY打印机忙碌信号。若为“高”，表示打印机不能接收数据。该信号在数据输入期间、打印操作期间、打印机脱机状态、打印机出错状态的4种情况下变为“高”。注意：该信号送到打印机接口状态寄存器最高位后，CPU读取时刚好反相，即BUSY＝1，D7＝0。（2）打印机应答信号。当打印机准备好接收下一数据时，输出宽约5μs的负脉冲。利用其后沿使忙碌信号BUSY由“高”变为“低”，即打印机不忙。与此同时，打印机接口卡利用该信号的后沿，在中断允许置1条件下，向系统输出中断请求信号IRQ。（3）DATA打印机接收数据信号。总共有8位，其数据为逻辑1时，处于高电位，逻辑0时处于低电位。系统向打印机输出8位打印数据的起始时间，只要在数据选通信号之前不少于0．5μs即可。而数据的消失时间要确保在信号撤消后不少于0．5μs。（4）打印机数据选通信号。当系统检测到打印机准备就绪（BUSY无效，或有效）时，通过对控制寄存器最低位瞬时置1，经反相输出负脉冲。该脉冲至少保持0．5μs（在打印机一侧）。在此期间，打印机将数据线DATA的8位信息取入到内部缓冲器中。与此同时，打印机的BUSY线置为高电平，表示处于数据输入状态。通过以上的分析，我们可以得到以下结论：微机在操作打印机时，控制口寄存器只有3种状态：xxx01100B（联机，不自动换行）、xxx01000B（联机，不自动换行，正在进行初始化）及xxx01101B（联机，不自动换行，数据选通）。xxx01100B（联机，不自动换行）是当主机对打印机无有效操作时采用的一种缺省状态，主要是使打印机的联机控制线处于低电平的有效状态，维持主机与打印机之间的连接状态。尽管并行口的3个端口都只能单向发送或接收数据，但将这3个端口结合一起操作却可实现数据的双向传送。正是基于这一思路，可以通过设计一定的并行口接口电路实现对数据的双向存取。而且，由于并行口可实现多位数据的同步发送和接收，这与CPU读写外部存储器的数据时是很类似的。3几种工作模式比较（1）标准口模式：在这种模式下，如前文所述，由于3个口只能单向操作，数据的接收靠状态口来完成，每次只能接收4bit，限制了通信速度。（2）EPP模式：EPP协议提供了4种数据操作周期：数据写周期、数据读周期、地址写周期、地址读周期。由于在EPP模式下，数据的收发均由数据口完成，并且对口的操作用单步指令完成，大大提高了工作速率。表1是并口各寄存器的定义。(3)ECP模式：对数据的操作，ECP只提供了2个周期，即数据周期和命令周期，由于其读写时序复杂，很少采用这种模式进行数据采集，况且在一般的数字通信领域，EPP模式足以满足要求，这里就不作介绍。4数据采集卡设计举例（标准模式）目前，标准口模式是并口中最简单的工作模式。前面说过，要在标准口模式下进行通信而又同时能保证打印机正常工作。那么，打印机所要占用的控制口寄存器的3种控制字就不能被破坏。数据采集卡原理如图4所示。这样，（相对微机）数据的发送靠数据口来完成，数据的接收靠状态口来完成，（每个字节的数据需要读两次，而数据的发送每字节一次完成），控制口用译码器扩展后，只要保留打印机所需的3组控制字，剩下的13组控制字足以完成对数据通信的控制。基于以上原理，通信口中还可以自行设计并口扩展电路，保证在进行数据采集的同时，能完成打印机的正常操作。