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目前,计算机中的并行接口主要作为打印机端口,接口使用的不再是36针接头而是25针D形接头。所谓“并行”,是指8位数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高。
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一、PC并行端口介绍
目前,计算机中的并行接口主要作为打印机端口,接口使用的不再是36针接头而是25针D形接头。所谓“并行”,是指8位数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高。 现在常见的并口有五种:SPP型、PS/2型、EPP型、ECP型和多模式接口,大多数PC机配有SPP并口: SPP标准并行口有4位、8位、半8位:4位口一次只能输入4位数据,但可以输出8位数据;8位口可以一次输入和输出8位数据;半8位也可以。 PS/2简单双向并行口:它引入双向数据端口,这种双向数据端口容许外设每次向PC机发送8位信息。PS/2型并口是指所有具有双向数据端口,但不支持后面介绍的EPP或ECP模式的并行接口。 EPP增强并行口:允许8位双向数据传送,它可以在大约1ms的时间内完成包括握手联络在内的一个字节的数据传送;而SPP或SP/2接口则需要大约4ms才能完成同样的工作。因此可以连接各种非打印机设备,如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM 驱动器等。 ECP口扩展并行口:是双向数据端口,并能以ISA总线速度传送数据。ECP有缓冲区,支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址,在多任务环境下可以使用DMA(直接存储器访问)。 多模式接口:许多新型接口支持多种模式,可以工作在以上提到的部分或全部模式下,用户可以使用配置选择,使用上述各种接口形式,或只使用其中一些而禁止其它。 二、PC标准配备并行口介绍 本文主要介绍计算机的标准配备并行端口即25针的母接头端口的应用,在此基础上可以运用相同的原理使用其它模式的并行端口。并行端口共有25支脚,但不是每支脚均被使用到。这些脚被区分为3种主要的功能,分别是用于数据的传送、检查打印机的状态及控制打印机,其接口如下所示: 在PC机中,标准并行口使用3个8位的端口寄存器,PC就是通过对这些寄存器,也就是所说的数据、状态、控制寄存器的读写访问并口的信号的。本文中使用一些通用的叫法,8个数据位分别为D0~D7,5个状态位为S3~S7,4个控制为C0~C3。其中字母表示了端口寄存器,数字则表示该信号在寄存器中的位。 数据寄存器 数据端口或称数据寄存器(D0~D7)保存了写入数据输出端口的一字节信息。数据端口可以写入数据,也可以读出数据(即可擦写);写进去的当然是我们希望从数据端口引脚输出的数据,不过读进来的也只是我们上次写进去的数据,或是原来保留在里面的数据,并不是从端口引脚输入PC的数据。数据端口引脚是PIN2~PIN9,其定义如下: 数据寄存器(即数据输出端口) 可擦写、基地址 bit引脚:D-sub信号名信号源是否在连接器处倒相 0Pin2D0PC否 1Pin3D1PC否 2Pin4D2PC否 3Pin5D3PC否 4Pin6D4PC否 5Pin7D5PC否 6Pin8D6PC否 7Pin9D7PC否 如果我们把这8支脚当成一般的数字输出的脚位看待,上述8支脚就相当于是8个数字输出的位置一般,我们就可以把它们当成是8个可以自由控制的输出点。当我们通过数据端口传送数据时,就是改变这8支脚的电平状态;而接受方也按照相同的编码原则解释,就可以获得传送的数据。 状态寄存器 状态端口或称状态寄存器保存的是5个输入(S3~S7)的逻辑状态。S0~S2位不出现在并口连接器中。除了S0以外,状态寄存器是只读的,读出数据信息是状态端口引脚上的逻辑状态。S0是支持EPP传输并口的超时标志信息,可以用软件方法清零。在许多并口中,状态输入接有上拉电阻。状态端口引脚是Pin10~Pin13、Pin15,其定义如下: 状态寄存器(即状态输入端口) 基地址+1 bit引脚:D-sub信号名信号源是否在连接器处倒相 0Time-Out 1未使用 2未使用 3Pin15nError(nFault)外设否 4Pin13Select外设否 5Pin12PaperEnd外设否 6Pin10nAck外设否 7Pin11Busy外设是 上表中所谓的(基地址+1)指的是:如果我们的LPT地址是378H,在加上1就是379H;这个地址是专门用来传递打印机的状态的。和数据地址比较起来不一样的是,这里地址并非在连接器的脚位上均有对应点。在这个状态的显示上只有5个脚位有对应,位S0~S2是没有的--最起码是无法让计算机有对应的值可读取。 如果打印机接到并口上,那么打印机的状态将会通过这几支脚传送到PC,程序只要去基地址+1的位置读取数值即可知道现在打印机所处的状态。由于这几支脚可以让打印机传送状态给PC,那么我们可以把这几支脚位拿来当作数字输入的通道;我们可以让这几支脚位的状态发生电位的改变,而利用程序去读取这些脚位的数值,即可实现数据的输入。 控制寄存器 控制端口或称控制寄存器保存了C0~C3的4位的控制信息。C4~C7不出现在并口连接器中。一般来说,这些位被用来输出,然而大多数SPP中,控制位为集电极开路/漏极开路模式,也就是说,它们同样可以用作输入。要从控制位上读取外部逻辑信号,首先将向相应的输出写入“1”,然后读取控制寄存器的值即可。但是,为了提高交换速度,大多数支持EPP和ECP接口中,控制位工作在不能用作输入的推拉模式下。在一些多模式接口中,控制位采用的是改进型的推拉模式,可以用作输入。控制端口引脚是Pin1、Pin14、Pin16和Pin17,其定义如下: 控制寄存器(即控制输出端口) 基地址+2 bit引脚:D-sub信号名信号源是否在连接器处倒相 0Pin1nStrobePC是 1Pin14nAutoLFPC是 2Pin16nInitPC否 3Pin17nSelectInPC是 4IRQ 5未使用 6未使用 7未使用 上表中所谓的(基地址+2)指的是:如果我们的LPT地址是378H,在加上1就是37AH;这个地址是专门用来控制打印机动作的。 如同数据的送出,我们的程序只要将我们的信息送往(基地址+2)的地址去,就可以实现数据输出,接受端在相应引脚就可以接受到相应的逻辑电位状态。当控制端口的信号源为高电平时,这些引脚可以作为输入引脚,如同状态端口引脚一样。 在上述定义表格中,所谓“是否在连接器处倒相”是指并口硬件将连接器与相应寄存器位之间的4个信号进行了倒相处理。具体说来,S7、C0、C1、C3信号的逻辑状态在连接器处是与相应寄存器位反相的。当你对这些位进行写操作时,必须牢记写入的值应该与你想在连接器处设置的值相反;当要对这些位进行读操作时,也必须记住所读取的值与连接器处的值相反。 计算机的标准配备并行端口除以上介绍的数据端口引脚Pin2~Pin9、状态端口引脚Pin15、Pin10~Pin13、控制端口引脚Pin1、Pin14、pin16、Pin17外,连接器上的 其它引脚Pin18~Pin25是归地引脚GND。 三、PC并行口数字输入/输出 所谓的数字输出就是在程序要求某一个设备的某一开关点开或关,产生高电位或低电位。从计算机的观点来说,低电位就是0.7V以下(逻辑0),而高电位是2.1V以上(逻辑1),若电位处在0.7~2.1V时,电位的逻辑状态是不确定的。想要通过计算机去控制外部设备,最简单的方法就是控制数字输出。 所谓的数字输入,也就是外界的状况被计算机用0或1的数值予以记录下来而储存,此0与1就代表了外界某一个设备的某一开关点开或关的两种情形。 PC并行口即可以作数字输出口,也可以作数字输入口。其中的数据端口、控制端口都可以作为数字输出端口,数据端口共8位,控制端口共4位,两个端口可以组成1~12位的任意数字输出端口;其中的状态端口、控制端口都可以作为数字输入端口,状态端口共5位,控制端口共4位,两个端口可以组成1~9位的任意数字输入端口。本文给出了并行端口3种寄存器的读写方法,如下图所示: |
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四、PC并行口数字输入/输出的VC实现
由于Windows对系统底层操作采取了屏蔽的策略,因而对用户而言,系统变得更为安全,但这却给众多的硬件或者系统软件开发人员带来了不小的困难,因为只要应用中涉及到底层的操作,开发人员就不得不深入到Windows的内核去编写属于系统级的设备驱动程序。对并行口的读写操作就是如此,由于Windows对系统的保护,绝对不允许任何的直接I/O动作发生,所以必须带上*.dll、*.sys或*.vxd文件,这些文件用来让操作系统知道有一个特定的I/O可能会被调用。系统开机后,这些文件中的内容就会加载到内存中,一旦有对应的动作发生,就会引发I/O的实际动作。 本文只是介绍并行口作为数字I/O口的使用,不在于介绍并行I/O口驱动的编写。故本文中直接使用由 Yariv Kaplan 编写的 WinIo 库,它有如下特点:WinIo 库通过使用内核模式下设备驱动程序和其它一些底层编程技巧绕过 Windows 安全保护机制,允许32位 Windows 程序直接对 I/O 口进行操作。 支持Windows 9x、Windows NT、Windows2000、WindowsXP环境;在Windows NT/2000/XP下,允许非 Administrator 用户应用 WinIo 应用程序;不支持中断。 注意事项:使用这个类代码时请确保不要与其它使用常规 Win32 调用操作并行端口的程序发生冲突。 WinIo库在VC应用程序中的使用(WinIo库下载) 为了在VC中能正常使用WinIo库,必须按以下步骤进行配置: (1):将WinIo.dll、WinIo.sys、WINIO.VXD三个文件放在程序可执行文件所在目录下; (2):将WinIo.lib添加到工程中,WinIo.lib及winio.h文件必须放在工程目录下; (3):在StdAfx.h头文件中加入#include "winio.h"语句; (4):调用InitializeWinIo函数初始化WinIo驱动库; (5):调用读写IO口的GetPortVal或SetPortVal函数; (6):调用ShutdownWinIo函数; 在非管理员权限下运行,必须首先完成以下步骤: (1):将WinIo.dll、WinIo.sys、WINIO.VXD三个文件放在任一WinIo应用程序可执行文件所在目录下; (2):以管理员或其它具有管理员权限的用户身份登陆; (3):调用InstallWinIoDriver函数,第一个参数设置为WinIo.sys文件所在目录路径,第二个参数设置为false; (4):重新启动系统; (5):以普通用户身份登录,现在可以调用WinIo库函数; (6):当不再需要WinIo库时,可以再次以管理员身份或其它具有管理员权限的用户身份登陆系统,调用RemoveWinIoDriver卸载该库; WinIo库中几个函数说明: (1):初始化与终止 bool _stdcall InitializeWinIo(); void _stdcall ShutdownWinIo(); (2):安装与卸载 bool _stdcall InstallWinIoDriver(PSTR pszWinIoDriverPath, bool IsDemandLoaded = false); bool _stdcall RemoveWinIoDriver(); (3):读写I/O口 bool _stdcall GetPortVal(WORD wPortAddr, PDWORD pdwPortVal, BYTE bSize); bool _stdcall SetPortVal(WORD wPortAddr, DWORD dwPortVal, BYTE bSize); GetPortVal函数从指定端口读取一个BYTE/WORD/DWORD类型的值; wPortAddr是指定一个端口地址值; pdwPortVal为指向一双字节型变量的指针,该变量存储从wPortAddr端口读取的值; bSize指定读取字节数,值可以为1,2或4。 SetPortVal函数向指定端口写入一个BYTE/WORD/DWORD类型的值; 除dwPortVal为输入参数,表示待写入外,其余个变量含义与GetPortVal相似。 PC并行口数字输出的VC实现(示例工程下载) 为了测试并行口的数字输出,可以准备12支LED发光二极管,将LED的阳极分别与数据端口引脚Pin2~Pin9和控制端口引脚Pin1、Pin14、Pin16、Pin17相连接;将LED的阴极连接在一起与并行口的归地引脚GND相连即可。在实际控制应用中不能这样连接,因为数据端口引脚、控制端口引脚输出的电流非常小,只有10mA左右,必须添加 其它硬件电路。 (1):数据端口数字输出的VC实现 //获得数据端口地址 WORD m_nport=(WORD)0x378; //获得要写入数据端口的值WriteValue(数据范围为0~255) DWORD m_nValue=(DWORD)WriteValue; //调用WinIo库函数SetPortVal写端口值 SetPortVal(m_nport, m_nValue, 1);//write a BYTE value to an I/O port (2):控制端口数字输出的VC实现 //获得控制端口地址 WORD m_nport=(WORD)0x37A; //获得控制端口的值,保持高位值不变,将要输出的值从低4位输出,且使连接器上的电位状态与想输出的值一致 DWORD temp_dwPortVal; unsigned int temp_aa; GetPortVal(m_nport, &temp_dwPortVal, 1); //reads a BYTE value from an I/O port temp_aa=(unsigned int)temp_dwPortVal; temp_aa=temp_aa&0x0F0; //取低8位值,将低4位置为0;高4位不变; temp_aa=temp_aa^0x0B; //将低4位中C0、C1、C3置为1,C2置为0;高4位不变; //获得要写入控制端口的值WriteValue(数据范围为0~15) unsigned int WriValue; WriValue=WriteValue&0x0F; //取低4位; temp_aa=temp_aa^WriValue; //将写入值的低4位中的C0、C1、C3取反,C2位不变,高4位保持端口值不变 SetPortVal(m_nport, (DWORD)temp_aa, 1); //写出的值中,高4位保持端口原来的值不变, //低4位是写入什么电平,连接器上既是什么电平 (3):数据端口及控制端口组合成12位数字输出的VC实现 //获得端口地址 WORD m_nportData=(WORD)0x378; WORD m_nportControl=(WORD)0x37A; //获得要写入端口的值WriteValue(数据范围为0~4095) DWORD m_nValue=(DWORD)(WriteValue&0x0FF);//取低8位值 SetPortVal(m_nportData, m_nValue, 1);//write a BYTE value to Data port DWORD temp_dwPortVal; unsigned int temp_aa; GetPortVal(m_nportControl, &temp_dwPortVal, 1); //reads a BYTE value from an I/O port temp_aa=(unsigned int)temp_dwPortVal; temp_aa=temp_aa&0x0F0; //取低8位值,将低4位置为0;高4位不变; temp_aa=temp_aa^0x0B; //将低4位中C0、C1、C3置为1,C2置为0;高4位不变; unsigned int WriValue; WriValue=WriValue>>8;//取高4位值 temp_aa=temp_aa^WriValue; //将写入值的低4位中的C0、C1、C3取反,C2位不变,高4位保持端口值不变 SetPortVal(m_nportControl, (DWORD)temp_aa, 1); //写出的值中,高4位保持端口原来的值不变, //低4位是写入什么电平,连接器上既是什么电平 PC并行口数字输入的VC实现 (1):状态端口数字输入的VC实现 为了测试并行口状态端口的数字输入,可以将数据端口引脚Pin2~Pin6连接到状态端口引脚Pin15、Pin13、Pin12、Pin10、Pin11上。引脚接好后,先从数据端口输出数据,在从状态端口和控制端口读出数据,读出的数据应与写入的数据一致,数据范围为0~31。 DWORD dwPortVal; unsigned int ValueGet=0; //获得端口地址 WORD m_nport=(WORD)0x379; //获得端口数据 GetPortVal(m_nport, &dwPortVal, 1); ValueGet=(unsigned int)dwPortVal; ValueGet=ValueGet^0x80; //保持得到的State值与连接器处的值一直; ValueGet=ValueGet&0xF8; //去掉S0 ~S2位; ValueGet=ValueGet>>3; //右移3位,将S7~S3变为低5位 (2):控制端口数字输入的VC实现 为了测试并行口控制端口的数字输入,可以将数据端口引脚Pin2~Pin5连接到控制端口引脚Pin1、Pin14、Pin16、Pin17上 。引脚接好后,先从数据端口输出数据,在从状态端口和控制端口读出数据,读出的数据应与写入的数据一致,数据范围为0~15。 //获得端口地址 WORD m_nport=(WORD)0x37A; //===== 将C0~C3位置1,即使连接器上为高电平 ,使控制端口为输入端口===== DWORD temp_dwPortVal; unsigned int temp_aa; GetPortVal(m_nport, &temp_dwPortVal, 1); //获取端口的当前值 temp_aa=(unsigned int)temp_dwPortVal; temp_aa=temp_aa&0x0F0; //取低8位值,将低4位置为0;高4位不变; temp_aa=temp_aa^0x4; //将低4位中C0、C1、C3置为0,C2置为1;高4位不变; SetPortVal(m_nport, (DWORD)temp_aa, 1); //写出的值中,高4位保持端口原来的值不变, //低4位是写高电平,即使连接器上是高电平 //============================================================= unsigned int ValueGet=0; DWORD dwPortVal; //获得端口数据 GetPortVal(m_nport, &dwPortVal, 1); ValueGet=(unsigned int)dwPortVal; ValueGet=ValueGet^0x0B; //保持C0,C1,C3位的值与连接器处的值一至; ValueGet=ValueGet&0x0F; //去掉高4位值 (3):控制端口及状态端口组合成9位数字输入的VC实现 为了测试并行口的数字输入,可以将数据端口引脚Pin2~Pin9连接到控制端口引脚Pin1、Pin14、Pin16、Pin17和状态端口引脚Pin15、Pin13、Pin12、Pin10上,Pin11引脚连接到归地引脚GND或悬空。引脚接好后,先从数据端口输出数据,在从状态端口和控制端口读出数据,读出的数据应与写入的数据一致,当Pin11引脚连接到归地引脚GND时,数据范围为0~255;当Pin11引脚悬空时,数据范围为256~511。 unsigned int ValueGet=0; //获得端口地址 WORD m_nportState=(WORD)0x379; WORD m_nportControl=(WORD)0x37A; //Read State Port DWORD dwPortVal; unsigned int ValueState=0; GetPortVal(m_nportState, &dwPortVal, 1); ValueState=dwPortVal; ValueState=ValueState^0x80; //保持得到的State值与连接器处的值一直; ValueState=ValueState&0xF8; //去掉S0 ~S2位; ValueState=ValueState<<1; //左移1位,将S7~S3变为高5位 //Read control Port //========== 将C0~C3位置1,即使连接器上是高电平 ,使控制端口为输入端口===== GetPortVal(m_nportControl, &dwPortVal, 1); //获取端口的当前值 ValueGet=(unsigned int)dwPortVal; ValueGet=ValueGet&0x0F0; //取低8位值,将低4位置为0;高4位不变; ValueGet=ValueGet^0x4; //将低4位中C0、C1、C3置为0,C2置为1;高4位不变; SetPortVal(m_nportControl, (DWORD)ValueGet, 1); //写出的值中,高4位保持端口原来的值不变, //低4位是写高电平,即使连接器上是高电平 //============================================================= unsigned int ValueControl=0; GetPortVal(m_nportControl, &dwPortVal, 1); ValueControl=(unsigned int)dwPortVal; ValueControl=ValueControl^0x0B; //保持C0,C1,C3位的值与连接器处的值一至; ValueControl=ValueControl&0x0F; //去掉高4位值 //get 9bit value ValueGet=ValueState^ValueControl; 五、结束 本文只是介绍PC并行端口作为数字I/O口的应用方法,在实际运用到控制系统中进行数字信号通信时,必须注意对并行端口信号进行其它的处理,以提高端口信号的抗干扰能力、稳定性及可靠性等。 |
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