用增强并口epp协议扩展计算机的isa接口

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1、用增强并口EPP协议扩展计算机的ISA接口

2、第1内容显示中摘要：提出了用EPP协议和CPLD扩展笔记本电脑的ISA接口的方法，给出了详细的技术解决方案。扩展的ISA接口可以达到1310kB/s的双向通讯速度，与ISA本身的速度相当。用户可以通过扩展的ISA接口直接使用市场上的基于ISA的接口卡。关键词：ISA标准并口增强并口（EPP）复杂的可编程逻辑器件利用微机开发便携式的数据采集、控制系统一直是微机应用系统开发者十分关心的课题。特别是在基于笔记本的数据采集和控制系统中，这一点显得尤为重要。传统的数据采集和控制系统是针对台式机或者工控机

3、设计的，一般都做成了标准的插卡，如A/D卡、D/A卡、RS232扩展卡等。用户根据自己的实际需要选取合适的插卡，安装在自己的计算机中，再编写所需要的程序。但是在基于笔记本的应用系统中，由于笔记本电脑没有扩展槽，如果用户自己不再配一个扩展箱，就不能配置现成的插卡。扩展箱的主要功能是扩展笔记本的各种外围接口，即把笔记本的功能扩展为与一个台式机相同的功能。它需要单独的电源供应，体积比笔记本电脑本身大，又比笔记本重的多，价格在人民币7000～10000元左右。如果能够找到一种便捷的方法，为笔记本电脑提供一个标准的总线接口，如ISA接口，那么现在

4、市场上大部分的插卡都可以用在笔记本上，不仅为用户节约了一个扩展箱投资，而且还为用户提供了更加广阔的选择余地。本文提出了解决该问题的一个完整的技术方案。１EPP并口最初的计算机并口只是为打印机设计的，数据只是单向传输。IBM公司引进了PS/2设计后，并口开始支持双向数据传输，但是PS/2实际上并没有成为一个业界广泛认可的双向并口模式。1992年，由Itel,Xi和Zenith公司共同制定了EPP1.7标准。以后IEEE又发展了IEEE1284的EPP标准。实际上EPP的标准共有三个，即EPP1.7、EPP1.9和IEEE1284，这些标准

5、并不完全兼容，特别是EPP1.7和IEEE1284之间，不过这些对用户的使用并没有太大的影响。文献[1]即是IEEE1284标准，其中规定了并口各种模式的详细的时序图，包括SPP、PS/2、ECP和EPP模式。根据IEEE1284上规定的时序图进行了时序设计，而计算机上提供的EPP版本是EPP1.7或EPP1.9，实际使用中它们没有什么不能匹配的地方。２用EPP扩展ISA接口的总体设计计算机主板上一般有2～3个ISA插槽，可以扩充一些ISA插卡。大多数基于ISA标准的微机数据采集和控制只用到了ISA接口的数据线、地址线、AEN、ALE、

6、＃IOR、＃IOA的信号。只要了解这些信号之间的时序关系，我们完全可以自己用逻辑器件“制造”出ISA接口，文献[2]介绍了用单片机扩展总线的技术，包括ISA、STD总线等。曾经用并口的SPP模式和80C196单片机扩展出了计算机的ISA接口，但是IO读写只能达到20kB/s左右，总体的效果不太理想。ECP和EPP都能进行高速双向数据通讯，但是ECP的实现远比EPP复杂的多，其性能和EPP却大致相当，所以最终的方案采用了EPP模式。由于单片机是一个单任务的串行控制器，如果单片机只是用来扩展ISA接口，那么可以达到比较高的速度；否则，ISA

7、总线的速度会大大降低，最后变得失去使用价值，所以最终的外设芯片不能采用单片机，只能采用DSP或者大规模可编程逻辑器件。选用了后一种方案。用EPP扩展ISA口的硬件核心是一片可编程逻辑器件，如CPLD，它一方面负责与计算机通过EPP协议进行双向数据通讯，另一方面负责产生ISA接口时序，系统体系相当简洁而高效，电路原理如图１所示。EPP的数据线D0～D7和信号线nHz，典型的一个ISA周期要用4个时钟周期，即大概1μs的时间。在EPP的读周期中，EPP首先发出读命令，然后等待ISA的数据响应，如果ISA仍然以４个时钟来进行IO读操作，那么E

8、PP很有可能会由于超时而发生时序错误，数据也必然会错。解决这个问题可以用提高ISA接口的时钟频率的办法，如提高到8MHz甚至是16MHz，但是这样的话ISA卡可能会来不及响应而发生数据错误，所以这种方法不可取；另一种方法是改造ISA接口的时序，使得既能满足ISA卡的时序要求，又不至于造成EPP的超时错误。仔细分析ISA的IO读时序，CPU在T1发出地址信号并发出ALE信号，在T2发出读命令，在T3采样READY信号，以决定是否产生等待周期，如果不需要等待，则在T4读取数据，完成整个读周期。可以发现，对于本系统，T1周期是可以省略的，因为

9、CPLD可以在EPP的地址周期内设定要寻址的IO地址，而没有必要在ISA周期内再发送地址，这样ISA的IO读周期就从4个时钟减少到3个时钟；如果可以保证ISA卡设备可以在一个时钟内送出有效的数据，则T3也可