ECP协议及在SX52BD与PC机间通信的实现
引言
扩展能力端口模式ECP(Extented Capability Port)是一种IEEE 1284标准的工作模
式之一。它能实现双向数据传输,具有DMA传输、数据RLE压缩、双向寻址等功能
。它要求主机外设双方的硬件都必须实现状态机的功能,即自动产生各种控制信号
。ECP模式是唯一定义了寄存器实现的IEEE 1284传输协议。在计算机端操作ECP并
行协议,仅需对相应的寄存器进行读写就会触发硬件完成各种时序。ECP模式的数
据传输率可以达到2~4MB/s。
SX52BD是SX系列产品,是采用CMOS工艺制造的、可配置的通信控制器。它是一
种高速单片机,指令大都是单周期的,其工作频率可达到50MHz。由于其特有速
度,设备可实现虚拟外设(软件代替硬件的功能)。本文讲述的通信就是基于此完
成的。
1 ECP协议
ECP传输通过标准并行端口实现。其DB25接口的引脚定义如下:
1—HostClk; 2~9—双向D1~D8;
10—PeriphClk; 11—PeriphAck;
12—nAckReverse; 13—Xflag;
14—HostAck; 15—nPeriphRequest;
16—nReverseRequest; 17—IEEE1284Active;
18~25—各信号地。
ECP模式分以下8个操作阶段。
1模式商议阶段。主机把ECP的能力请求值放到数据总线上,然后置IEEE 1284 Acti
ve为高,HostAck为低。外设应该置PeriphClk为低,nPeriphRequest为高,Xflag
为高,nAckReverse为高。主机置HostClk为低,然后置HostClk和HostAck为高,
表示已经确认了一个兼容于ECP模式的外设。接着,外设置nAckReverse为低,Per
iphAck为低,Xflag为高,PeriphClk为高。接口进入设置阶段。
2ECP设置阶段。主机置HostAck为低,外设置nAckReverse为高,响应主机。接口
进入正向空闲阶段,可以开始传输数据。
3正向空闲阶段。外设置PeriphAck为低,主机检测到此信号可开始传输数据。
4ECP正向传输阶段。主机将数据放到数据总线上,置HostClk为低。外设置Perip
hAck为高,应答。主机置HostClk为高,外设接收数据并置PeriphAck为低,完成
这次传输。
这种握手方式即互锁握手(interlocked handshake)。互锁握手是指每一个控制
信号的跳变都由接口对方相互应答。使用这种方式,外设可以控制传输的时间以满
足它进行操作的需要。
5ECP正向到反向转换阶段。在正向空闲阶段,主机置8位数据总线为高阻状态,
并设置HostAck为低。为等待最小建立时间后,置nReverseRequest为低。外设置n
AckReverse为低应答,进入反应空闲阶段。
看上去相当复杂,但PC端操作却很简单,仅需对后面介绍的寄存器读写即可。单
片机端略微复杂,但也只需对I/O口置位、复位、读取,编程并不难。
2 SX52BD单片机简介
SX52BD片内程序存储器容量为4096字节,数据存储器容量为262×8位。SX52BD具
有5个8位I/O端口A、B、C、D、E,2个带8位预定标器的16位定时器,1个带预定
标器通用8位定时器,1个模拟比较器,1个brownout检测器及看门狗定时器,1个
内部RC振荡器。端口A、B、C为双向I/O口;端口B可作为唤配置、比较器、定时
器1的输入;端口C可作为定时器2的输入;端口D、E仅做输入用。
SX52BD有3种不同的寻址方式:间接寻址、直接寻址、半直接寻址。对寄存器寻址
模式的选取依赖于指令中5位“fr”的值。
*间接模式:fr=00h
*直接模式:(fr bit 4=0)fr=01h~0Fh
*半直接模式:(fr bit 4=1)fr=10h~1Fh
由于SX52BD运行速度可达50MHz,由指令运行产生时序完全可达到ECP协议的时
序时间要求,并且它的I/O口驱动能力满足PC机要求。因此,不用使用任何额外的
硬件电路产生时序,这就是虚拟外设的概念。
3 ECP通信在SX52BD与PC机间的实现
由于采用了虚拟外设,因此硬件电路结构极其简单:将SX52BD单片机的25个双向I
/O口接入PC机即可。
ECP通信的实现由软件完成。主机设置好BIOS后,可通过操作寄存器直接产生硬件
所需时序。寄存器定义如表1。
表1 寄存器定义(基址0x378)
名称 地址偏移 读写 大小 功能
ecpAFifo 0x000 W-R/W 大小 地址寄存器
dsr 0x001 R 字节 状态寄存器
dcr 0x002 R/W 字节 控制寄存器
ecpDFifo 0x400 R/W 双字节 数据寄存器
ecr 0x402 R/W 字节 扩展控制寄存器
其中状态寄存器dsr位定义如图1,控制寄存器dcr的位定义如图2。扩展控制寄存器
ecr中定义了ECP对FIFO、DMA的使用,在速度要求较高时才对其操作。
下面列出了实现简单的ECP协议。图3为SX52BD端的程序流程图,图4为PC机端的
程序流程图。
结语
总体来说,由于ECP协议功能完善而且实现简单,对时间要求也不是很严格,在许
多传输速率要求不是特别高的场合中应用价值很高。另外,SX系列单片机的虚拟
外设具有很广泛的应用。
