摘 要： 針對(duì)微機(jī)并行口在CAN監(jiān)控節(jié)點(diǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，詳細(xì)介紹了微機(jī)并行口EPP協(xié)議和CAN監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 并行口EPP協(xié)議 CAN總線 CAN總線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)SJA1000CAN控制芯片82C250CAN控制器接口芯片
１ 增強(qiáng)型并行口EPP協(xié)議
利用微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串并口進(jìn)行通信、控制和數(shù)據(jù)采集等是微機(jī)應(yīng)用者所關(guān)心的課題。在過去，通常采用標(biāo)準(zhǔn)并行口（SPP）或RS232來進(jìn)行通信、控制和數(shù)據(jù)采集，其速度和靈活性受到了很大的限制。這是因?yàn)镽S232通訊速率較低；而標(biāo)準(zhǔn)并行口（SPP）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，由于數(shù)據(jù)線是單向的，因而不得不用狀態(tài)線來完成數(shù)據(jù)的輸入，狀態(tài)線可用端口只有5位，最后還得進(jìn)行字節(jié)或字的拼接。這既多花費(fèi)時(shí)間又增加程序的復(fù)雜性，還不能取得較高的數(shù)據(jù)傳輸率。
微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行口SPP的局限性限制了并行口在高速通信、控制和數(shù)據(jù)采集等方面的進(jìn)一步應(yīng)用。為此，Intel Xicom和Zenith公司發(fā)起制定了EPP(Enhenced Parallel Port)協(xié)議，極大地改善了PC機(jī)并行口的數(shù)據(jù)傳輸能力，使得利用并行口的數(shù)據(jù)傳輸率接近標(biāo)準(zhǔn)PC內(nèi)部ISA總線的傳輸率。應(yīng)用時(shí)，需在PC機(jī)的BIOS setup中將并行口設(shè)置成EPP方式。
1.1 EPP協(xié)議的信號(hào)定義
EPP協(xié)議是一種與標(biāo)準(zhǔn)并行口兼容且能完成雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。該協(xié)議定義的并行口更象一個(gè)開放的總線，為用戶提供了更強(qiáng)大功能和更靈活的設(shè)計(jì)手段。設(shè)計(jì)者可以靈活應(yīng)用這些單／雙向信號(hào)以滿足各自的特殊要求。表1列出了EPP信號(hào)的定義及描述。
1.2 EPP寄存器
簡單地，從軟件角度來看，EPP協(xié)議定義的信號(hào)分別對(duì)應(yīng)三個(gè)不同的寄存器。在PC機(jī)中，并行口的基地址為378H，該地址為包含讀入和讀出兩個(gè)寄存器的雙緩沖寄存器，對(duì)應(yīng)AD0…AD7雙向數(shù)據(jù)／地址端口，輸入操作時(shí)使用讀入寄存器；輸出操作時(shí)使用讀出寄存器。單向狀態(tài)端口和單向控制端口的寄存器地址分別為379H和37AH，其定義見表2。
在控制端口中，IRQ ENABLE為中斷允許標(biāo)志位，中斷信號(hào)由狀態(tài)端口的INTR引入；READ ENABLE為數(shù)據(jù)端口讀允許標(biāo)志位，高電平時(shí)將外部信號(hào)寫進(jìn)讀入寄存器378H，低電平時(shí)內(nèi)部數(shù)據(jù)通過讀出寄存器378H向外輸出，這兩個(gè)標(biāo)志位只能通過軟件進(jìn)行設(shè)置。在DOS方式或WINDOWS的DOS窗口下，可通過DEBUG軟件的I（讀）命令和O（寫）命令對(duì)三個(gè)寄存器的狀態(tài)進(jìn)行觀察和改寫：
C:\＞DEBUG
-I 378 ；讀入數(shù)據(jù)／地址寄存器的內(nèi)容
04 ；內(nèi)容為04H
-O 378 5A ；向數(shù)據(jù)／地址端口輸出數(shù)據(jù)5AH
-I 378
5A ；內(nèi)容變?yōu)?AH
-I 379 ；讀入狀態(tài)端口的內(nèi)容
7E ；內(nèi)容為7EH
-I 37A ；讀入控制寄存器的內(nèi)容
CC ；內(nèi)容為CCH
-O 37A BF；向控制端口輸出BFH
-I 37A
BF ；內(nèi)容變?yōu)锽FH
-O 37A EC ；置位READ ENABLE，外部總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)／地址寄存器378
-I 378
FF ；外部總線懸浮時(shí)電平為高
1.3 EPP并行口
EPP并行口的端口定義如圖1中DB25所示。在實(shí)際的使用中，由于EPP并行口具有8位雙向數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口，因此，若輔以適當(dāng)?shù)亩x，EPP并行口即可作為8位總線靈活使用。
２ 基于EPP的CAN監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)
CAN總線是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps，通信距離可達(dá)10km。CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制。CAN協(xié)議采用CRC校驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理能力，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。由于CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視。
在CAN總線的初期連接調(diào)試中，常常需要監(jiān)測(cè)CAN總線上傳遞的信息，用以判斷CAN總線的工作狀態(tài)。為此，采用PHILIPS SJA1000 CAN控制芯片、PHILIPS 82C250 CAN控制器接口及PC機(jī)并行口EPP工作模式設(shè)計(jì)了一個(gè)CAN總線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，用于接收CAN總線上的信息并在PC顯示屏上顯示；同時(shí)，還可通過監(jiān)控節(jié)點(diǎn)向CAN總線發(fā)送信息，便于CAN總線系統(tǒng)設(shè)備的建立與調(diào)試。
2.1 PHILIPS SJA1000與82C250的引腳結(jié)構(gòu)
PHILIPS SJA1000和 82C250的引腳結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.2 微機(jī)EPP協(xié)議并行口與SJA1000及82C250的連接及其應(yīng)用
由于微機(jī)并行口在EPP協(xié)議下工作時(shí)，有AD0～AD7、INT、WRITE、DATASTB（READ）等信號(hào)，就像一個(gè)開放的8位總線，且其傳輸速率達(dá)1Mbps/s，稍加定義及改造即可應(yīng)用于許多I/O控制場(chǎng)合。在CAN監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，使用了并行口中的ADO～AD7、
、
、
、INTR、RESET信號(hào)，其電路原理圖如圖1所示。
2.3 監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的連接和軟件的使用
在設(shè)計(jì)CAN監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的過程中，為了方便用戶使用，我們用BORLAND C++編制了DOS界面的應(yīng)用程序，并向用戶提供一個(gè)能向監(jiān)控節(jié)點(diǎn)供電的三通轉(zhuǎn)接板。使用時(shí)，在PC機(jī)的BIOS中將并行口設(shè)置為EPP模式，將監(jiān)控節(jié)點(diǎn)插入PC機(jī)并口，再將三通轉(zhuǎn)接板串入CAN總線的連接電纜中，然后用一條普通的串口電纜將監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與三通轉(zhuǎn)接板連接起來。
運(yùn)行監(jiān)控軟件CANMonit.EXE，輸入EPP并行口的I/O地址（多為378H），再按所需的通信速率在屏幕右方的表列中查出對(duì)應(yīng)的代碼，并填入對(duì)應(yīng)的空格中，鍵入F10，若監(jiān)控節(jié)點(diǎn)正常，即可進(jìn)入監(jiān)控界面。此時(shí)屏幕從上至下分為３個(gè)部分，各部分的切換用TAB鍵。第一部分是監(jiān)控窗口，用于觀察 CAN總線上的信息，按回車鍵，在ID欄中輸入需要觀察的數(shù)據(jù)的ID號(hào)，該數(shù)據(jù)即在監(jiān)控窗口中顯示，監(jiān)控窗口可同時(shí)顯示十路不同ID號(hào)的數(shù)據(jù)；第二部分是發(fā)送窗口，按回車鍵，輸入相應(yīng)的ID號(hào)、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)發(fā)送的延遲時(shí)間，即可向CAN總線上發(fā)送信息；第三部分是狀態(tài)窗口，在監(jiān)控節(jié)點(diǎn)運(yùn)行過程中，該窗口會(huì)顯示一些相關(guān)信息、特別是一些關(guān)于CAN總線的錯(cuò)誤信息，有助于診斷CAN總線發(fā)生的故障。觀察完畢，使用Q鍵即可終止軟件的運(yùn)行。
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