6;EPP增强并口外设的硬件实现方案

EPP增强并口的速度可以达到1～2MB/s，这对外设的接口设计提出了一个很高的要求。如果外设响应太慢，则系统的整体性能将大大下降。EPP接口设计方案是整个EPP应用系统整体性能的关键。

（1）门电路实现

这种实现方案可以实现基本的接口，但是无法对地址周期作出具体的处理。门电路实现方案的最大缺点是缺乏基本的灵活性，并且没有任何的保密措施。设计方案的任何改动都要重新设计整个接口系统。因此，不推荐使用这种实现方案。

（2）可编程逻辑器件实现

用户可编程逻辑器件如FPGA和CPLD可以实现EPP增强并口的接口设计。这种实现方案可以达到并口的速度极限，并且提供了很大的灵活性。FPGA容量大、功耗低、寄存器资源丰富，可以把EPP应用系统的其他复杂接口和控制都做在一个芯片中。缺点是每次使用前FPGA都需要配置，并且FPGA抗干扰能力差，在恶劣的环境中容易丢失配置信息。CPLD容量较小，功耗较大，寄存器资源匮乏，可以实现EPP接口及一些不太复杂的接口和控制功能。CPLD用EEPROM或者FLASH来保存配置信息，掉电不丢失。可编程逻辑器件是EPP应用系统优先选用的实现方案。

（3）DSP实现

DSP的指令周期短，CPU运行速度快，也可以用来实现EPP增强并口的接口设计。但是DSP本身是用来做运算的，接口控制指令的运行效率不高，接口速度不如可编程逻辑器件实现方案的速度。如果EPP应用系统要求有比较强的运算能力，用DSP来实现整个应用系统的接口和运算功能是一个比较合适的选择。

（4）单片机实现

用单片机来实现EPP接口似乎有些不可思议，因为单片机的速度比较慢，并且指令的执行是串行的，不能像CPLD或者FPGA那样把一个大任务分成几个独立的小任务并行处理。作者原来一直用可编程逻辑器件实现EPP接口设计，认为单片机不可能实现EPP接口设计。在了解了Motorola公司的68HC908GP32（简称GP32）单片机卓越的超频性能后才用GP32单片机实现EPP接口设计。实践表明，GP32单片机可以很好地完成EPP接口任务，性能完全能够满足计算机和外设双方的要求。GP32单片机丰富的外高和高效率的I/O指令系统弥补了速度慢的不足。如果考虑一个EPP应用系统的整体功能，用单片机来实现接口和控制功能是性价比最高的实现方案。

三、用68HC908GP32单片机实现EPP接口设计

1.68HC908GP32单片机功能概述

68HC908GP32是Motorola公司1999年推出的68HC08系列单片机。GP32采用68HC08CPU，其性能是68HC05CPU的5～10倍。GP32有32KB的FLASH闪速存储器，具有在线编程能力和超强的保密功能；有512字节的RAM、增强型串行通信口SCI、串行外设接口SPI；有两个16位双通道定时器接口，每个通道可以选择为输入捕获、输出比较或PWM，其定时时钟可为内部总线的1，2，4，8，16，32和64分频；有8路8位A/D转换器、8位键盘唤醒口、29根通用I/O引脚。系统保护特性为：计算机工作正常（COP）复位、低压检测复位、非法指令检测复位及非法地址检测复位。

2.GP32的时钟发生模块

GP32有时钟发生模块，利用32kHz晶振和片内PLL（锁相环）电路可以产生高达19.5MHz的工作频率。一般的单片机不能超频运行，否则会因为读代码错误、代码运行错误、芯片发热等因素导致芯片不能正常运行，频繁死机，甚至会烧毁芯片。GP32的CPU正常情况工作在8MHz频率下，但是在2.4倍额定频率下还能够稳定运行。作者做过一个实验，GP32工作在19.5MHz下，在实验室环境中稳定运行了90h，在电力系统动态模拟实验室的直流发电机电刷附近稳定运行了90min，运行过程中没有出现过意外的死机现象。实验表明，GP32单片机是可以长期超频工作的。

3.用GP32单片机实现EPP增强并口的接口设计

EPP增强并口定义了8根数据线、2根状态线和3根控制线。用GP32的双向I/O线可以直接和EPP的信号线相连，GP32单片机有足够的驱动能力来驱动并口信号。

软件设计是用GP32单片机实现EPP接口设计的关键。为了保证通信速度，必须对GP32单片机的指令进行优化，选择那些执行速度快的指令；同时采用合理的数据流控制方法，既要保证通信的快速性，又要保证通信数据的正确性。例如，以数据包的方式传送大批量的数据，并以数据包为单位处理数据。

在19.5MHz的工作频率下，GP32实现的EPP增强并口可以达到400KB/s的通信速度。如果降低GP32的工作频率，则通信速度成比例地降低，但是最低不能低于100B/s，否则会因外设响应太慢而导致通信失败。

四、用GP32单片机实现的数据采集板

GP32单片机有8路8位的AD转换器，可以胜任一些要求低采样速度、低分辨率的应用场合。作者设计了一个采用GP32单片机实现的数据采集系统，电路图如图3所示。U1是GP32单片机，JAD是模拟信号输入接口，PARAPORT是并口，C1，C2，C3，X1，RB是Rs一起构成了GP32单片机锁相环电路。

通过计算机可以设置A/D转换的通道、启动条件，能够启动或者停止A/D采样。GP32有512字节的片内RAM，其中的384字节设定为A/D转换的缓冲器，其余的RAM用做堆栈和变量。如果A/D转换缓冲器已经满256字节，则GP32单片机向计算机发送一个中断，计算机用EPP并口协议读取A/D转换的数据。

计算机中由一个硬件驱动程序来处理并口的硬件中断。驱动程序在并口中断服务程序中通过EPP并口读取A/D转换的结果，并且向RING3的应用程序发送消息通知应用程序读取数据。应用程序对数据做进一步的分析和处理，如图形显示、数据文件的存取等。