基于CH375的LPT-USB打印機驅動器的設計

1 引言

    本課題來源于北京普析通用公司。 由于該公司現有光譜儀器的單機版（如1810和T6等）采用的是并行口打印技術，而隨著USB打印機技術的逐漸普及，并行口打印機越來越少，有些用戶原有的打印機只是USB接口而非并行口，因此現有儀器對打印機的支持不能適應用戶需要。為了使該公司的并行口儀器直接和USB打印機相連，筆者設計了一種LPT-USB打印機驅動器，實現并口儀器與USB打印機的連接。

    筆者利用單片機和USB總線接口器件實現LPT-USB打印機驅動器的設計。利用該設計將能夠實現并行打印口數據在USB打印機上的直接打印，克服了有些并口儀器必須連接并口打印機才能打印的弊端，極大地方便了用戶的使用。

2 CH375的特點及工作原理

2.1 CH375的特點

    CH375是一個USB總線通用接口電路，支持HOST主機方式和SLAVE設備方式。CH375內部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數據緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串型接口、命令解釋器、控制傳輸的協(xié)議處理器、通用的固件程序等。在本地端，CH375具有8位數據總線和讀、寫、片選控制線及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機、DSP、MCU等控制器的系統(tǒng)總線上。CH375的USB主機方式支持各種常用的USB全速設備，外部單片機、DSP、MCU可以通過CH375按照相應的USB協(xié)議與USB設備通信。CH375的特點如下：

（1）全速USB-HOST主機接口符合USB1.1，支持動態(tài)切換主機與設備方式，外圍元器件只需要1個晶體和2個電容；

（2）主機端點輸入和輸出緩沖區(qū)各有64字節(jié)，支持常用的12Mb/s全速USB設備；

（3）支持USB設備的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸；

（4）自動檢測USB設備的連接和斷開，提供設備連接和斷開的通知；

（5）內置控制傳輸的協(xié)議處理器，簡化常用的控制傳輸；

（6）并行接口包含8位數據總線，4線控制：讀選通、寫選通、片選輸入和中斷輸出；

（7）串行接口包括串行輸入、串行輸出和中斷輸出，支持通信波特率的動態(tài)調整。

（8）支持5V電源電壓和3.3V電源電壓。

2.2 CH375的工作原理

    如圖1所示，CH375通過被動并行接口電路可以方便地掛接到各種8位單片機、DSP、MCU的系統(tǒng)總線上，并且可以與多個外圍器件共存。并口信號線包括8位雙向數據總線D7-DO、讀選通輸入RD、寫選通輸入WR、片選輸入CS、中斷輸出INT及地址輸入線AO。CH375的RD和WR可以分別連接到單片機的讀選通輸出引腳和寫選通輸出引腳。INT可以連接到單片機的中斷輸入引腳，中斷請求是低電平有效。當CS、RD及AO都為低電平時，CH375中的數據通過D7-DO輸出；當CS和WR以及AO都為低電平時，D7-DO上的數據被寫入CH375；當CS、WR都為低電平而A1為高電平時，D7-DO上的數據被作為命令碼寫入CH375。

3 硬件電路設計

    圖2所示為單片機通過CH375控制USB打印機的硬件電路。CH375通過被動并行接口電路掛接到8位單片機的系統(tǒng)總線上，CH375的TXD引腳接地，使CH375工作于并口方式。CH375的8位雙向數據總線D7-DO直接與單片機的PO數據口相連，RD和WR分別連接到單片機的讀選通輸出引腳和寫選通輸出引腳。片選信號CS連接到單片機的P2.6引腳，該引腳為低電平時選通CH375。INT可以連接到單片機的中斷輸入INTO引腳，中斷請求是低電平有效。地址輸入線AO連接至單片機的P2.5引腳，當AO引腳為高電平時選擇命令端口，可以寫入命令，當AO引腳為低電平時選擇數據斷口，可以讀寫數據。

    采用74HC245型三態(tài)雙向總線驅動器作為打印機口向單片機傳送并口數據的接口，其片選信號與單片機的P2.7相連，方向控制位DIR與單片機的P3.4相連，當DIR為高電平時，數據從A端口向B端口傳送，此時單片機可以通過讀取74HC245數據端口得到并口的數據，打印機狀態(tài)信號BUSY連接至單片機的P1.5引腳，并口數據采集控制信號CTRL直接連至單片機的INT1中斷引腳，當INT1產生中斷時，單片機從并口讀取數據，然后再發(fā)送至打印機進行打印。

4 軟件設計

4.1 軟件流程

    軟件流程如圖3所示。該軟件用C語言編程，通信過程主要包括初始化和并口數據的采集。

    并口數據的采集是通過中斷方式進行的。采集數據的控制信號CTRL連接至單片機的中斷INT1引腳，通過不斷檢測INT1的狀態(tài)進行并口數據的采集。當打印機不忙（BUSY=0）時，如果產生INT1中斷，則從74HC245的數據斷口讀出并口數據，同時將打印機忙標志BUSY置1（表示打印機忙），當數據已經發(fā)送至打印機打印時，則將打印機忙標志BUSY置0。然后重復上述步驟進行并口數據的采集及打印。

    初始化過程分為單片機初始化和打印機的枚舉初始化。單片機的初始化過程是直接向相應的I/0口寫初始化值及設置看門狗，可調用函數watchdog_init()設置看門狗。

    打印機的枚舉初始化過程是很重要的，要打印采集到的并口數據首先必須成功地枚舉初始化打印機。初始化USB打印機函數init_print()主要使用以下幾個主要函數：

4.2 主程序源代碼 主程序代碼如下:

5 結束語

    本文詳細介紹了基于80C51型單片機和CH375型USB總線通用接口電路的LPT-USB打印機驅動器的設計及C語言實現。測試結果表明，利用該設計能夠實現并口儀器數據直接經USB打印機打印，打印結果正確無誤。該設計現已用于并口儀器上，并行口儀器利用該驅動器可以直接和USB打印機相連并進行打印，克服了有些并口儀器必須連接并口打印機才能打印的弊端，方便了用戶。