增强型并行端口EPP扩展移位寄存器输出接口的方法

【摘　要】　基于EPP协议的特点，应用复杂可编程逻辑器件（CPLD）开发了移位寄存器输出接口。介绍了EPP协议和接口的Verilog HDL描述。
    关键词：增强型并行端口（EPP），移位寄存器输出，CPLD，Verilog HDL

1　引　言

　　由于ISA总线插槽在台式机中逐渐减少，甚至消失，微机控制系统中越来越多地利用并行口进行数据传送。增强型并行端口EPP（Enhanced ParallelPort）不但与传统的标准并行端口（SPP）兼容，而且传送速率可以达到500k～2Mbyte／s（相当于ISA总线的传送速率），特别是EPP提供了硬件握手信号，为软硬件设计提供了方便。因此，工业控制中基于EPP的应用日益广泛。
    一些诸如热印头，LED显示驱动器等点阵控制器件，由于控制点数多，一般使用移位寄存器接收数据。若采用并行I／O口产生移位寄存器输出数据和同步脉冲，通常需要多个I／O读写周期。这里介绍一种利用EPP并行端口扩展移位寄存器输出接口的方案，可在一个I／O读写周期完成一个字节的输出，达到高速传送的效果。

2　EPP协议简介

　　EPP协议是IEEE1284中规定的一种双向传送并行接口，它保持了与标准并行口（SPP）的兼容性。表1是SPP和EPP的引脚定义及其功能。

　　其中，引脚12、13、15 EPP未定义，用户可以根据需要灵活使用。
　　EPP寄存器占用8个相邻的I／O地址空间。基地址＋0～＋2与SPP相同，分别为SPP的数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器，对它们进行I／O操作不会产生EPP读写周期。基地址＋3为EPP地址口，基地址＋4为EPP数据口，对他们进行I／O操作就可以产生EPP地址或数据的读写周期。

　　EPP协议规定了四种数据传送周期：写数据周期、读数据周期、写地址周期、读地址周期，图1是EPP写数据周期的时序。Wait是硬件握手信号，ISA读写周期开始后，若Wait为低，则表示可以开始EPP写数据周期，这时Data Strobe（或AddressStrobe）变低，进入EPP写数据周期（时刻3），然后等待Wait变高。当Wait变高时，表示可以结束EPP读写周期，Data Strobe（或Address Strobe）变高，结束EPP写数据周期（时刻5），随后ISA读写周期结束。可见一个数据或地址的传送是在一个ISA周期内完成的，因而可以达到ISA的传送速率。在EPP周期内，若推迟Wait变高，则可以延长EPP周期。使得计算机与外设在速度上能够匹配。为防止系统在没有外设时锁死，EPP控制器设有看门狗，通常在ISA周期开始10μs后，若Wait没有响应，控制器会结束I／O周期，并产生EPP超时错误，状态寄存器的bit0（超时标志位）置位。

3　移位寄存器输出接口的实现

　　本文提出的EPP并行口扩展移位寄存器输出接口方案，主要用了Wait握手信号。在移位寄存器移位过程中，保持Wait信号为低，阻止EPP周期结束，使移位输出在一个EPP周期内完成。另外使用一个计数器来控制移位寄存器移位，保证一个EPP周期内只发生8个移位动作，以防数据出错。
　　硬件电路使用Altera公司的复杂可编程逻辑器件（CPLD）来实现。其结构用Verilog HDL语言描述。其中，nCs为片选信号，由地址译码产生（地址输出及译码的描述省略），Clk为外部时钟源，DataOut和ClkOut分别为输出数据和输出同步脉冲。为防止系统超时，Clk应有较高的频率，大约为10 MHz左右。接口的Verilog HDL描述如下：

4　结束语

　　用EPP并行口扩展移位寄存器输出接口，充分利用了EPP的握手信号，因而在软件设计时不需要对移位寄存器的状态进行查询，只需对基地址＋4端口进行写操作，即可完成一个字节的移位寄存器输出，简化了软件编程，实现了高的传送速率（传送速率可达8Mbit／s）。以此为例还可扩展出多路开关量通道等接口。

参考文献

1　Institute of Electrical and Electronics．IEEE Standard Signaling Method for a Bidirectional Parallel Peripheral　Interface for PersonalComputers．IEEEStd 1284，2000
2　宋万杰等．CPLD技术及其应用．西安：西安电子科技大学出版社，1999
3　J．Bhasker．Verilog HDL硬件描述语言．北京：机械工业出版社，2000