原创 增强型并行端口EPP及其编程方法

1、引言
    并行端口常为计算机开发人员作为用户扩展端口使用。标准并行端口SPP（Standard Parallet Port）为大家所熟知，但是基于SPP的扩展经常受到一些限制，如传输前进行“忙信号”的查询和传输后状态的握手，导致传输速率降低；再则数据线是单向的，由状态线完成的数据输入需要进行字节的拼接，因此又降低了数据的传输速率。技术人员虽然想尽了办法，仍不能从根本上解决SPP的局限性问题。
    增强型并行端口协议从根本上改变了这一状况，它不但与SPP兼容，又能进行双向的高速数据传输。它的握手信号由硬件完成，数据传输速率最高可达到ISA总线的速度。

    2、SPP简介
    2.1、EPP读写周期及信号定义
    增强型并行端口协议最初是由Intel、Xircom和Zenith Data System公司发起并制定的，它后以后的IEEE1284标准都极大的改善了并行端口的性能。EPP协议提供了数据写、数据读、地址写、地址读四种数据传输周期。
    数据周期用于主机和外设间的数据传输，地址周期用于传送地址、通道、命令和控制信息。表1列出EPP与SPP信号的定义及相互关系。

    附图是EPP数据写周期的时序图。因它的握手信号由硬件完成，整个数据传输过程发生在一个ISA I/O周期内，因而使用EPP传送数据，协调可以获得500KB/S～2MB/S的传输率。

    2.2、EPP端口及寄存器
    EPP占用并行口基地址+0～+7共8个相邻的I/O映像地址。基地址+3是EPP的地址口，对它进行I/O操作便产生地址周期；基地址+4是EPP的数据口，对它进行8位I/O读写操作，便产生数据读写周期。如软件使用16位或32位的I/O操作，则会用到基地址+4～+7映像地址。对基地址+0～+2的操作与SPP相同，这就保证了与SPP的兼容性。但由于EPP为双向端口，其寄存器的内容比SPP有所增加（如表2所示）。

    新增的位如下：
    (1)TIMEOUT位：逻辑“1”表示EPP读写操作时发生超时错误；逻辑“0”表示无超时发生。
    (2)PCD位(Parallel Control Direction并行口方向控制)：在双向传输种，PCD位为“0”时进行写操作；为“1”时进行读操作，8位数据线处于读状态。

    2.3、EPP1.9和EPP1.7
    EPP1.7是指Xircom 1.7版的提案，Intel在最初的82360 I/O控制器中使用这一协议，而那时IEEE1284标准还没建立起来。EPP1.7与IEEE1284标准所规定的EPP1.9的区别在于，EPP1.7在读写周期开始时，nDATASTROBE或nADDRSTROBE置位时不考虑nWAIT信号的状态。这意味着外设不能通过清nWAIT来推迟一个EPP周期的开始。因而服从1284标准的外设可以在EPP1.7的主机上工作，而EPP1.7的外设不能在服从1284 标准的主机上工作。
    EPP控制芯片中的看门狗时钟会防止系统锁死。一般来讲，EPP1.9在读写周期开始10us后，如果nWAIT仍没有响应，则发生TIMEOUT错误，状态寄存器的第0位TIMEOUT为“1”，EPP周期终止；而EPP1.7则是在EPP读写周期开始10us后仍未结束时，置TIMEOUT为“1”。

    3、EPP编程方法

    3.1、EPP模式的设置与基地址的选择
    由于EPP控制芯片的生产厂家不同，具体的编程方式也有所不同，因而EPP协议对该模式的设置和检测没有统一的规定。比较实用的设置方式是在系统的CMOS中选择含有EPP模式的选项，再选择EPP协议的类型EPP1.7或EPP1.9，由系统完成对EPP芯片的设置。
    并行端口的地址也可在CMOS中设置，如果操作系统为Windows 9x，可以在其中“控制面板”的“系统”窗口中设置。值得注意的是，基地址一般使用378H或278H，而不使用3BCH。因为EPP要求8个相邻的I/O端口，而3C0H可能为VGA设备所占用。

    3.2、传输方向控制
    并行端口的8位数据线在EPP模式下为双向数据线，数据传输方向由控制寄存器（基地址+2）的第5位控制。该位置“1” 时，禁止数据输出，可以从外部数据线上读取信号。改位置“0”时，可以执行EPP的写操作，如地址写或数据写操作。

    3.3、数据、地址的读写操作
    EPP模式设置后，数据传输非常简单，只需简单的端口读写即可实现，其C语言指令如下：
    写一个字节的数据：outportb(base_addr+4,data)
    写一个字节的地址：outportb(base_addr+3,value)
    读一个字节的数据：data=inportb(base_addr+4)
    读一个字节的地址：value=inportb(base_addr+3)

    3.4、状态检查及TIMEOUT位清除
    每一次读写后，应检查状态寄存器是否发生错误（如超时错误TIMEOUT）。如果TIMEOUT位被置位，下一次EPP数据和地址口的读写操作都将无效，因而每次EPP操作后对该位的检测时必要的。TIMEOUT位为状态寄存器（基地址+1）的第0位，对该位TIMEOUT标志的清除，不同的控制芯片使用不同的方法，这对编程不利。有的向该位写“1”，可以清除TIMEOUT标志，写“0”对该位无影响；有的对状态寄存器进行读操作，就可以清除该位；还有的是写“0”清除该标志。所以通用的方法是读状态寄存器后，TIMEOUT位如果置位，先向该位写“1”，再写“0”。这样，无论哪种芯片都可以保证对该位的清除。

    3.5、16位、32位数据的读写操作
    EPP的8位数据口共有4个：基地址+4～+7，在其中任意一个端口上进行8位I/O写指令（如汇编语言的out，或C语言中的outportb函数），都会发生EPP的数据周期，与外设传递数据。这4个数据口的另一种用法是，使用16/32位输出指令，2个或4个字节就会自动的按顺序传送给外设。例如使用汇编指令outsd向第一个EPP数据口写一个双字，虽然只用了一条I/O指令，但外设收到了这双字的4个字节。值得注意的是，外设不是一次收到32位的数据，而是分4次收到，在EPP模式下，数据宽度仍是8位。另外，地址口只能使用8位I/O指令，不能一次传递 16位或32位地址。

    3.6、Windows 3.x/Windows 9x环境下的编程
    Windows 3.x/Windows 9x环境下对硬件操作的最好方法是使用虚拟设备驱动程序VxD（virtual device driver），它可以使用DDK或C开发，对端口的操作可以得到系统级的保护，并能得到快速的中断响应。另一种和硬件打交道的方法是使用OCX或ActiveX控件，在32位的Visual Basic中就能实现。但是这些方法需要较多的编程经验，所采用的编程语言也受到很大限制，一般的软件人员不易实现。使用 Windows API也可以实现硬件操作，例如通过API调用可以实现对串口和打印机的操作。但是Windows API没有一般性的端口操作函数，不适用于 EPP的编程。
    实用而有效的方法是对EPP进行直接I/O操作，并将相关函数生成动态连接库DLL，供应用程序调用。在并口不被其他程序使用的情况下，对EPP执行直接I/O读写是没有问题的。由于Windows编程语言都支持对DLL的调用，因而程序员可以使用他所熟悉的语言（包括不支持直接I/O的VB）编写应用程序，实现EPP的操作。
    下面给出在32位的Delphi中，通过内嵌汇编代码实现的EPP端口读写的input32.dll源程序。

    library input32;
    uses sysutils;
    //向端口写一个字节
    procedure function out32(portaddress, value: smallint);stdcall;export;
    var
      bytevalue: byte;
    begin
      bytevalue := byte(value);
      asm
        push dx
        mov dx,portaddress //写bytevalue到portaddress
        mov al,bytevalue
        out x,al
        pop dx
      end;     end;
    //从端口读一个字节,br>     function in32(portaddress: smallint):smallint;stdcall;export;
    var
      bytevalue: byte;
    begin
      asm
        push dx
        mov dx,portaddress //从portaddress读bytevalue
        in al,dx
        mov bytevalue,al
        pop dx
      end;
      in32 := smallint(bytevalue) and $00ff;
    end;

    exports
      in32,out32;

    begin
    end.