运用微机开发便携式的数据收集、操控体系一直是微机运用体系开发者十分关心的课题。特别在是依据笔记本电脑的数据收集和操控体系中，这一点显得尤为重要。传统的数据收集和操控体系是针对台式机或许工控机规划的，一般都做成了规范的插卡，如Ａ／Ｄ卡、Ｄ／Ａ卡、ＲＳ２３２扩展卡等等，用户依据自己的实际需求选取适宜的插卡，安装在自己的核算机中，再编写所需求的程序。可是在依据笔记本电脑的运用体系中，因为其没有扩展槽，假如用户自己不再配一个扩展箱，就不能装备现成的插卡。扩展箱的主要功用是扩展笔记本电脑的各种外围接口，即把笔记本电脑的功用扩展为与一个台式机相同的功用。它需求独自的电源供给，体积比笔记本电脑自身大，又比笔记本重的多，价格在人民币７０００～１００００元左右。假如可以找到一种快捷的办法，为笔记本电脑供给一个规范的总线接口，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电脑上，不仅为用户节省了一个扩展箱出资，而且还为用户供给了愈加宽广的挑选地步。本文提出了处理该问题的一个完好的技能计划。
１ ＥＰＰ并口
开端的核算机并口只是为打印机规划的，数据只是单向传输。ＩＢＭ公司引进了ＰＳ／２规划后，并口开端支撑双向数据传输，可是ＰＳ／２实际上并没有成为一个为业界广泛认可的双向并口形式。１９９２年，由Ｉｎｔｅｌ、Ｘｉｃｏｍ和Ｚｅｎｉｔｈ公司一起拟定了ＥＰＰ１．７规范。今后ＩＥＥＥ又开展了ＩＥＥＥ１２８４的ＥＰＰ规范。实际上ＥＰＰ的规范共有三个，即ＥＰＰ１．７、ＥＰＰ１．９和ＩＥＥＥ１２８４，这些规范并不彻底兼容，特别是ＥＰＰ１．７和ＩＥＥＥ１２８４之间，不过这些对用户的运用并没有太大的影响。文献[１]便是ＩＥＥＥ１２８４规范，其间规则了并口各种形式的具体的时序图，包含ＳＰＰ、ＰＳ／２、ＥＣＰ和ＥＰＰ形式。作者依据ＩＥＥＥ１２８４上规则的时序图进行了时序规划，而核算机上供给的ＥＰＰ版本是ＥＰＰ１．７或ＥＰＰ１．９，实际运用中它们没有不匹配的当地。 
２ 用ＥＰＰ扩展ＩＳＡ接口的全体规划
核算机主板上一般有２～３个ＩＳＡ插槽，可以扩大一些ＩＳＡ插卡。大多数依据ＩＳＡ规范的微机数据收集和操控只用到了ＩＳＡ接口的数据线、地址线、ＡＥＮ、ＡＬＥ、＃ＩＯＲ、＃ＩＯＷ等信号，有的也用到了中止和ＤＭＡ的信号。只需了解这些信号之间的时序联系，咱们彻底可以自己用逻辑器材“制作”出ＩＳＡ接口，文献[２]介绍了用单片机扩展总线的技能，包含ＩＳＡ、ＳＴＤ总线等。作者从前用并口的ＳＰＰ形式和８０Ｃ１９６单片机扩展出了核算机的ＩＳＡ接口，可是ＩＯ读写速度只能到达２０ＫＢ／ｓ左右，全体的作用不太抱负。ＥＣＰ和ＥＰＰ都能进行高速双向数据通讯，可是ＥＣＰ的完结远比ＥＰＰ杂乱的多，其功用和ＥＰＰ却大致适当，所以终究的计划选用了ＥＰＰ形式。因为单片机是一个单使命的串行操控器，假如它只是用来扩展ＩＳＡ接口，那么可以到达比较高的速度；不然，ＩＳＡ总线的速度会大大下降，终究变得失掉运用价值，所以终究的外设芯片不能选用单片机，只能选用ＤＳＰ或许大规模的可编程逻辑器材。作者选用了后一种计划。 
用ＥＰＰ扩展ＩＳＡ口的硬件中心是一片可编程逻辑器材，如ＣＰＬＤ，它一方面担任与核算机经过ＥＰＰ协议进行双向数据通讯，另一方面担任发生ＩＳＡ接口时序，体系体系适当简练而高效，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。别的，ＥＰＰ没有界说规范并口的第１２、１３、１５三个引脚，这些引脚用户可以灵敏运用。电路图上并口的第１３脚和ＣＰＬＤ连了起来，可以供给其他的功用。ＣＰＬＤ供给了ＩＳＡ接口的Ｄ０～Ｄ７，Ａ０～Ａ１５，ＡＬＥ，ＡＥＮ，＃ＩＯＲ，＃ＩＯＷ，ＩＲＱ、ＩＯＲＤＹ等信号。扩展的ＩＳＡ接口供给了１６根地址线，可以寻址６４Ｋ的ＩＯ空间，这比核算机所供给的ＩＯ空间（１Ｋ）大了许多倍。用户可以专门规划具有６４Ｋ寻址才干的数据收集和操控板，也可以用只要１Ｋ寻址才干的数据收集和操控板，在这种情况下，地址线的高６位被忽略了，但这并不影响体系的正常运用。
３ 硬件操作办法
ＥＰＰ协议界说的并行口供给了四种传送周期：数据写周期、数据读周期、地址写周期和地址读周期。数据周期一般用于核算机和外设间的数据传送，地址周期一般用于传送地址、通道、指令和操控等信息。实际上，数据周期和地址周期并没有那么严厉的边界，可以把地址周期看做另一种数据周期，二者并没有太大的差异。图２是ＥＰＰ数据写周期的时序图，图中的ｎＩＯＷ信号实际上在进行ＥＰＰ数据写时并不会发生，只不过是为了表明一切的操作都发生在一个ＩＯ周期内，只要这样，才干使ＥＰＰ取得ＩＳＡ总线的数据操作速度。图２中的ｎＤａｔａＳｔｒｏｂｅ信号假如换为ｎＡｄｄＳｔｒｏｂｅ信号，便是ＥＰＰ地址写周期。图３是ＥＰＰ地址读周期，也是发生在一个ＩＯ周期内。
ＥＰＰ界说了一个核算机用于操控外设初始化的信号：ｎＩｎｉｔ，假如用户不期望操控外设的初始化，则可以不处理这个信号；用户也可以移用ｎＩｎｉｔ信号做其他的用处，在本规划计划的地址周期中，假如ｎＩｎｉｔ为高，则表明该地址对应ＩＳＡ接口的高８位地址，不然，对应低８位地址。用这种办法处理了用８位的ＥＰＰ地址扩展１６位的ＩＳＡ地址的难题。实践证明，这是一个便利有用的处理办法。
用ＥＰＰ扩展ＩＳＡ接口，最底子的使命是把ＥＰＰ的数据读写周期快速地转化为ＩＳＡ的ＩＯ读写周期。在ＩＳＡ的时序中[３]，时钟的频率是４．７７ＭＨｚ，典型的一个ＩＳＡ周期要用４个时钟周期，即大约１μｓ的时刻。在ＥＰＰ的读周期中，ＥＰＰ首要宣布读指令，然后等候ＩＳＡ的数据呼应，假如ＩＳＡ依然以４个时钟来进行ＩＯ读操作，那么ＥＰＰ很有或许会因为超时而发生时序过错，数据也必然会错。处理这个问题可以用进步ＩＳＡ接口的时钟频率的办法，如进步到８ＭＨｚ乃至是１６ＭＨｚ，可是这样的话ＩＳＡ卡或许会来不及呼应而发生数据过错，所以这种办法不可取；另一种办法是改造ＩＳＡ接口的时序，使得既能满意ＩＳＡ卡的时序要求，又不至于形成ＥＰＰ的超时过错。仔细分析ＩＳＡ的ＩＯ读时序，ＣＰＵ在Ｔ１宣布地址信号并宣布ＡＬＥ信号，在Ｔ２宣布读指令，在Ｔ３采样ＲＥＡＤＹ信号，以决议是否发生等候周期，假如不需求等候，则在Ｔ４读取数据，完结整个读周期。可以发现，关于本体系，Ｔ１周期是可以省掉的，因为ＣＰＬＤ可以在ＥＰＰ的地址周期内设定要寻址的ＩＯ地址，而没有必要在ＩＳＡ周期内再发送地址，这样ＩＳＡ的ＩＯ读周期就从４个时钟削减到３个时钟；假如可以确保ＩＳＡ卡设备可以在一个时钟内送出有用的数据，则Ｔ３也可以省掉，这样一个ＩＳＡ读周期实际上只占用了两个时钟，不会形成ＥＰＰ的超时过错。对ＥＰＰ数据写周期，因为ＣＰＬＤ可以先把数据写到缓冲中，首要确保ＥＰＰ时序，再把数据从缓冲写到ＩＳＡ设备中去，所以不会形成超时过错。ＩＳＡ的读写时序经过这样的简化处理后，可以满意ＩＳＡ设备和ＥＰＰ两方面的时序要求。 
４ ＣＰＬＤ的编程
体系选用的ＣＰＬＤ是ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＥＰ７０６４，它有６４个宏单元，１２５０个可用门，就可以完结ＥＰＰ和ＩＳＡ的接口使命。文献[４]具体介绍了ＡＬＴＥＲＡ公司的ＣＰＬＤ器材，在这里就不再介绍器材的功用和运用办法了。仅给出用ＶＨＤＬ言语写的操控程序如下（部分信号的含义请参照前面的电路原理图）。
Ｐｒｏｃｅｓｓ （ｃｌｋ）
Ｔｙｐｅ ＩＳＡＴｙｐｅ ｉｓ （Ｉｄｌｅ，ＲＤ，ＷＲ）；
Ｖａｒｉａｂｌｅ ＩＳＡ： ＩＳＡＴｙｐｅ；
Ｖａｒｉａｂｌｅ ＩＯＲ： ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ；
Ｖａｒｉａｂｌｅ ＩＯＷ： ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ；
Ｖａｒｉａｂｌｅ ＥＰＰＢｕｆ： ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿ＶＥＣＴＯＲ （７ ｄｏｗｎｔｏ ０）；
Ｂｅｇｉｎ
Ｃａｓｅ ＩＳＡ ｉｓ
Ｗｈｅｎ Ｉｄｌｅ ＝＞
Ｉｆ ＩＯＲ＝‘１’ ｔｈｅｎ
＃ＩＯＲＤ ＜＝ ‘０’；
ＩＯＲ＝‘０’；
ＩＳＡ ：＝ ＲＤ；
Ｅｌｓｅｉｆ ＩＯＷ＝‘１’ ｔｈｅｎ
＃ＩＯＷＲ ＜＝ ‘０’；
ＩＳＡＤａｔａＢｕｆ＜＝ＥＰＰＢｕｆ；
ＩＯＷ：＝‘０’；
ＩＳＡ：＝ＷＲ；
Ｅｎｄ ｉｆ；
Ｗｈｅｎ ＲＤ ＝＞
ＥＰＰＢｕｆ：＝ＩＳＡＤａｔａＢｕｓ；
＃ＩＯＲＤ＜＝‘１’；
ＩＳＡ：＝Ｉｄｌｅ；
Ｗｈｅｎ ＷＲ ＝＞
＃ＩＯＷＲ ＜＝‘１’；
ＩＳＡ：＝Ｉｄｌｅ；
Ｅｎｄ ｃａｓｅ；
Ｅｎｄ；
Ｅｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ；
５ 核算机对ＥＰＰ／ＩＳＡ的操作
核算机经过ＥＰＰ协议用ＣＰＬＤ扩展出ＩＳＡ接口，现有的ＩＳＡ卡就可以经过ＩＳＡ接口、ＣＰＬＤ和ＥＰＰ协议间接地连到了核算机上。关于ＩＳＡ卡的运用者而言，不管从硬件的视点仍是从软件的视点来看，都好象是这块ＩＳＡ卡直接插在核算机的ＩＳＡ槽内，其速度也彻底可以到达运用的要求。ＥＰＰ协议的用户编程接口是协议界说的几个ＩＯ口地址。以并口基地址为３７８Ｈ为例，３７８Ｈ是ＳＰＰ数据口，３７９Ｈ是ＳＰＰ状况口，３７ＡＨ是ＳＰＰ操控口，３７ＢＨ是ＥＰＰ地址口，３７ＣＨ是ＥＰＰ数据口。对ＩＳＡ卡的操作次序是：首要经过设置ｎＩｎｉｔ为高和写ＥＰＰ地址口来设置ＩＳＡ卡的高８位地址，再经过设置ｎＩｎｉｔ为低和写ＥＰＰ地址口来设置ＩＳＡ卡的低８位地址，就可以经过ＥＰＰ数据口对ＩＳＡ卡进行读写操作了。作者自己做出的体系对单一的地址进行操作时，写操作的速度可以到达１０００～１２００ ＫＢ／ｓ，最高可以到达１３１０ＫＢ／ｓ，读操作的速度可达８００～１１００ＫＢ／ｓ，彻底能满意数据收集和操控的要求。假如是对多个地址进行操作，因为设置地址要占用一个或许两个ＥＰＰ地址周期，所以数据传输速度会有所丢失。
６ 与其它通讯计划的比较
（１）ＲＳ２３２串口：最通用的一种衔接办法。可是它支撑数据传输速率最大为１０～２０ＫＢ／ｓ，关于一般的数据收集和操控体系而言显得有些慢。
（２）ＳＰＰ：数据通讯速度比串口快，可以到达１５０ ＫＢ／ｓ。可是ＳＰＰ用做数据输入时很费事，用屡次ＩＯ才干完结一次完好的数据读取，速度要献身许多，何况外设的规划并不比ＥＰＰ简略。所以，假如挑选了并口计划，就不能挑选ＳＰＰ形式，除非用户只是是做数据输出而且对速度没有很高的要求。
（３）ＥＣＰ：与ＥＰＰ比较ＥＣＰ最大的优势是它支撑ＤＭＡ操作，假如体系作业时有大批量的数据要传输，用ＥＣＰ形式可以大大减轻核算机ＣＰＵ的担负，进步体系的全体功用。可是取得ＥＣＰ的高功用的价值是有必要从头规划比ＥＰＰ杂乱得多的接口软件（指ＣＰＬＤ的操控软件），一起核算机软件方面还有必要要编写硬件驱动程序，这关于一般的核算机运用体系开发者而言仍是一个不小的困难。
（４）ＰＣＭＣＩＡ（ｔｈｅ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）：开展了信用卡巨细的外设与ＰＣ机衔接的规范。开端，ＰＣＭＣＩＡ规范仅关于内存卡，现在已扩展到Ｉ／Ｏ设备。数据能以最大５ＭＢ／ｓ的速率传输。但ＰＣＭＣＩＡ卡不支撑ＤＭＡ，这就增加了数据收集和ＣＰＵ处理之间的时刻。因此，现在的ＰＣＭＣＩＡ Ｉ／Ｏ卡需大容量缓存。ＰＣＭＣＩＡ设备的另一缺陷是尺度太小（最大尺度８６ｍｍ×５４ｍｍ×１０ｍｍ），不能用于操控数据收集体系中的一些模仿电路部分。
（５）ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）：支撑１２Ｍｂｐｓ的数据传输速度，支撑１２７个外围设备，支撑ＰＮＰ（Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ），支撑热插拔，而且总线自身可以供给用户体系电源。信号传输选用差分方法，可以按捺比较强的共模搅扰。ＵＳＢ具有很大的开展前途。在未来的核算机上，或许不再供给ＲＳ２３２串口，或许不再供给并口，但肯定不或许没有ＵＳＢ接口。ＵＳＢ的运用不象并口那样简练，它有必要要有专用的接口芯片的支撑才干用在体系中。不少芯片商现已供给了ＵＳＢ的产品，如ＵＳＢ ＨＵＢ、ＵＳＢ接口、ＵＳＢ单片机等等。当然用户自己也可以把ＵＳＢ协议写到ＰＬＤ芯片中去，使接口和体系融为一体。
综上所述，选用ＥＰＰ扩展核算机的ＩＳＡ接口是一种新颖的核算机外设规划计划，它具有十分高的功用价格比，可以到达绝大多数依据ＩＳＡ接口的数据收集和操控体系的通讯速度要求。这种计划大大扩展了笔记本电脑关于ＩＳＡ接口设备的适应才干，省去了用户对扩展箱的需求。只是改写该体系的ＣＰＬＤ程序和核算机的操控程序就可以供给新的功用，如做成双ＩＳＡ接口体系，或许改形成ＳＴＤ、ＳＴＥ总线体系等等，而体系的硬件不需做任何的改动。ＥＰＰ的确是一种有远景的有用接口技能，值得微机外设规划者和运用者选用。
