作者：清华大学电机工程与应用电子技术系(100084) 霍晓方 来 源：《电子技术应用》

用增强并口epp协议扩展计算机的isa接口

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1310 kb/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。

１ epp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,xicom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。作者根据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、＃ior、＃iow等信号，有的也用到了中断和dma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。作者曾经用并口的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。作者选用了后一种方案。

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nwrite、ndstrb、nastrb、ninit、nwait、intr直接与cpld的双向i/o线相连。另外，epp没有定义标准并口的第12、13、15三个引脚，这些引脚用户可以灵活使用。电路图上并口的第13脚和cpld连了起来，可以提供其他的功能。cpld提供了isa接口的d0～d7７、a0～a15、ale、aen、＃ior、＃iow、irq、iordy等信号。扩展的isa接口提供了16根地址线，可以寻址64k的io空间，这比计算机所提供的io空间（1k）大了许多倍。用户可以专门设计具有64k寻址能力的数据采集和控制板，也可以用只有1k寻址能力的数据采集和控制板，在这种情况下，地址线的高６位被忽略了，但这并不影响系统的正常使用。

３ 硬件操作方法

epp协议定义的并