80C51和CH375的USB打印機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

引言

本課題來(lái)源于北京普析通用公司的一個(gè)項(xiàng)目。由于公司現(xiàn)有單機(jī)版光譜儀器產(chǎn)品（如1810、t6等）采用的是并行口打印技術(shù)，而隨著usb打印機(jī)技術(shù)的逐漸普及，并行口打印機(jī)越來(lái)越不好買(mǎi)到，而且有些用戶的打印機(jī)只是usb接口而非并行口，因此現(xiàn)有儀器產(chǎn)品對(duì)打印機(jī)的支持變得不能適應(yīng)用戶需要。為了實(shí)現(xiàn)能將公司的并行口儀器直接和usb打印機(jī)相連進(jìn)行打印，決定設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一款lpt-usb打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，負(fù)責(zé)并口儀器和usb打印機(jī)的連接。

本文利用單片機(jī)和usb總線接口芯片實(shí)現(xiàn)lpt-usb打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。利用該設(shè)計(jì)將能夠?qū)崿F(xiàn)并行打印口數(shù)據(jù)可以在usb打印機(jī)上的直接打印工作，克服了有些并口儀器必須連接并口打印機(jī)才能打印的弊端，極大地方便了用戶的使用。

1 ch375芯片特點(diǎn)及工作原理

1.1 ch375芯片特點(diǎn)

ch375是一個(gè)usb總線的通用接口芯片，支持host主機(jī)方式和slave設(shè)備方式。ch375芯片內(nèi)部集成了pll倍頻器、主從usb接口sie、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動(dòng)并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、通用的固件程序等。在本地端，ch375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)/dsp/mcu等控制器的系統(tǒng)總線上。ch375的usb主機(jī)方式支持各種常用的usb全速設(shè)備，外部單片機(jī)/dsp/mcu可以通過(guò)ch375按照相應(yīng)的usb協(xié)議與usb設(shè)備通信。ch375芯片有如下特點(diǎn)：

①全速u(mài)sbhost主機(jī)接口usbv1.1,支持動(dòng)態(tài)切換主機(jī)與設(shè)備方式，外圍元器件只需要一個(gè)晶體和2個(gè)電容;

②主機(jī)端點(diǎn)輸入和輸出緩沖區(qū)各64b,支持常用的12mbps全速u(mài)sb設(shè)備;

③支持usb設(shè)備的控制傳輸、批量傳輸和中斷傳輸；

④自動(dòng)檢測(cè)usb設(shè)備的連接和斷開(kāi),提供設(shè)備連接和斷開(kāi)的事件通知；

⑤內(nèi)置控制傳輸協(xié)議處理器,簡(jiǎn)化常用的控制傳輸；

⑥并行接口包含8位數(shù)據(jù)總線,4線控制（讀選通、寫(xiě)選通、片選輸入和中斷輸出）；

⑦串行接口包含串行輸入、串行輸出和中斷輸出，支持通信波特率動(dòng)態(tài)調(diào)整；

⑧支持5v電源電壓和3.3v電源電壓。

1.2 ch375芯片工作原理

如圖1所示，ch375芯片通過(guò)被動(dòng)并行接口芯片可以很方便地掛接到各種8位單片機(jī)、dsp和mcu的系統(tǒng)總線上，并且可以與多個(gè)外圍器件共存。并口信號(hào)線包括：8位雙向數(shù)據(jù)總線d7～d0、讀選通輸入rd、寫(xiě)選通輸入wr、片選輸入cs、中斷輸出int以及地址輸入線a0。ch375芯片的rd和wr可以分別連接到單片機(jī)的讀選通輸出引腳和寫(xiě)選通輸出引腳。int可以連接到單片機(jī)的中斷輸入引腳，中斷請(qǐng)求是低電平有效。當(dāng)cs和rd以及a0都為低電平時(shí)，ch375中的數(shù)據(jù)通過(guò)d7～d0輸出；當(dāng)cs和wr以及a0都為低電平時(shí)，d7～d0上的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入ch375芯片中；當(dāng)cs和wr都為低電平而a1為高電平時(shí)，d7～d0上的數(shù)據(jù)被作為命令碼寫(xiě)入ch375芯片中。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)通過(guò)ch375控制usb打印機(jī)的硬件電路，如圖2所示。

如圖2所示，ch375芯片通過(guò)被動(dòng)并行接口芯片掛接到8位單片機(jī)的系統(tǒng)總線上，ch375的txd引腳接地，從而使ch375工作于并口方式。ch375芯片的8位雙向數(shù)據(jù)總線d7～d0直接與單片機(jī)的p0數(shù)據(jù)口相連，rd和wr分別連接到單片機(jī)的讀選通輸出引腳和寫(xiě)選通輸出引腳。片選信號(hào)cs連接到單片機(jī)的p26引腳，該引腳為低電平時(shí)選通ch375芯片。int可以連接到單片機(jī)的中斷輸入int0引腳，中斷請(qǐng)求是低電平有效。地址輸入線a0連接至單片機(jī)的p25引腳，當(dāng)a0引腳為高電平時(shí)選擇命令端口，可以寫(xiě)入命令；當(dāng)a0引腳為低電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)端口，可以讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

采用74hc245三態(tài)雙向總線驅(qū)動(dòng)器作為打印機(jī)口向單片機(jī)傳送并口數(shù)據(jù)的接口，其片選信號(hào)與單片機(jī)的p27相連，方向控制位dir與單片機(jī)的t0相連。當(dāng)dir置成高電平時(shí)，數(shù)據(jù)從a端口向b端口傳送，此時(shí)單片機(jī)可以通過(guò)讀取74hc245數(shù)據(jù)端口即可得到并口數(shù)據(jù)。打印機(jī)狀態(tài)信號(hào)busy連接至單片機(jī)的p15引腳，并口數(shù)據(jù)采集控制信號(hào)ctrl直接連至單片機(jī)的int1中斷引腳，當(dāng)int1產(chǎn)生中斷時(shí)，單片機(jī)從并口將數(shù)據(jù)取走，然后再發(fā)送至打印機(jī)打印出來(lái)。

3 軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

軟件實(shí)現(xiàn)的流程如圖3所示。該軟件編程是用c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，通信過(guò)程主要包括兩部分：初始化和并口數(shù)據(jù)的采集。

并口數(shù)據(jù)的采集是通過(guò)中斷方式進(jìn)行的。采集數(shù)據(jù)的控制信號(hào)ctrl連接至單片機(jī)的中斷int1引腳，通過(guò)不斷檢測(cè)int1的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行并口數(shù)據(jù)的采集。當(dāng)打印機(jī)不忙（即busy=0）時(shí)，如果有int1中斷產(chǎn)生，則從74hc245的數(shù)據(jù)端口將并口數(shù)據(jù)讀出，同時(shí)將打印機(jī)忙標(biāo)志busy置1（表示打印機(jī)忙）。當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送至打印機(jī)打印時(shí)，則將打印機(jī)忙標(biāo)志busy置0。然后重復(fù)上述步驟進(jìn)行并口數(shù)據(jù)的采集及打印。

初始化過(guò)程分兩部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)初始化和打印機(jī)的枚舉初始化。單片機(jī)的初始化過(guò)程就是直接向相應(yīng)的i/o口寫(xiě)初始化值及設(shè)置看門(mén)狗，可調(diào)用函數(shù)watchdog_init()實(shí)現(xiàn)設(shè)置看門(mén)狗。

打印機(jī)的枚舉初始化過(guò)程很重要，要實(shí)現(xiàn)打印采集到的并口數(shù)據(jù)，首先必須成功地枚舉初始化打印機(jī)。初始化usb打印機(jī)函數(shù)init_print()主要用到以下幾個(gè)主要函數(shù)：

◇get_descr(1),獲取設(shè)備描述符。

◇rd_usb_data(buffer)，從ch375中讀取數(shù)據(jù)到單片機(jī)中。

◇set_addr(3)，設(shè)置打印機(jī)的usb地址。

◇get_full_descr(buffer)，獲取配置描述符。

◇set_config(unsignedcharcfg)，加載usb配置值。

編者注：具體程序見(jiàn)本刊網(wǎng)站：www.mesnet.com.cn

結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了基于80c51單片機(jī)和usb總線通用接口芯片ch375的lpt-usb打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)及c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。經(jīng)測(cè)試表明，利用該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)并口儀器數(shù)據(jù)直接經(jīng)usb打印機(jī)打印出來(lái)，打印結(jié)果正確無(wú)誤。該設(shè)計(jì)現(xiàn)已被用于并口儀器上，利用該驅(qū)動(dòng)器，并行口儀器可以直接和usb打印機(jī)相連進(jìn)行打印，極大克服了有些并口儀器必須連接并口打印機(jī)才能打印的弊端，從而很大程度上方便了用戶。