80C51和CH375的USB打印機驅動(dòng)設計

引言

本課題來(lái)源于北京普析通用公司的一個(gè)項目。由于公司現有單機版光譜儀器產(chǎn)品（如1810、t6等）采用的是并行口打印技術(shù)，而隨著(zhù)usb打印機技術(shù)的逐漸普及，并行口打印機越來(lái)越不好買(mǎi)到，而且有些用戶(hù)的打印機只是usb接口而非并行口，因此現有儀器產(chǎn)品對打印機的支持變得不能適應用戶(hù)需要。為了實(shí)現能將公司的并行口儀器直接和usb打印機相連進(jìn)行打印，決定設計開(kāi)發(fā)一款lpt-usb打印機的驅動(dòng)器，負責并口儀器和usb打印機的連接。

本文利用單片機和usb總線(xiàn)接口芯片實(shí)現lpt-usb打印機的驅動(dòng)器設計。利用該設計將能夠實(shí)現并行打印口數據可以在usb打印機上的直接打印工作，克服了有些并口儀器必須連接并口打印機才能打印的弊端，極大地方便了用戶(hù)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(xiàn)的通用接口芯片，支持host主機方式和slave設備方式。ch375芯片內部集成了pll倍頻器、主從usb接口sie、數據緩沖區、被動(dòng)并行接口、異步串行接口、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(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/dsp/mcu等控制器的系統總線(xiàn)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(guò)ch375按照相應的usb協(xié)議與usb設備通信。ch375芯片有如下特點(diǎn)：

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

②主機端點(diǎn)輸入和輸出緩沖區各64b,支持常用的12mbps全速u(mài)sb設備;

③支持usb設備的控制傳輸、批量傳輸和中斷傳輸；

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

⑤內置控制傳輸協(xié)議處理器,簡(jiǎn)化常用的控制傳輸；

⑥并行接口包含8位數據總線(xiàn),4線(xiàn)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、dsp和mcu的系統總線(xiàn)上，并且可以與多個(gè)外圍器件共存。并口信號線(xiàn)包括：8位雙向數據總線(xiàn)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(xiàn)a0。ch375芯片的rd和wr可以分別連接到單片機的讀選通輸出引腳和寫(xiě)選通輸出引腳。int可以連接到單片機的中斷輸入引腳，中斷請求是低電平有效。當cs和rd以及a0都為低電平時(shí)，ch375中的數據通過(guò)d7～d0輸出；當cs和wr以及a0都為低電平時(shí)，d7～d0上的數據被寫(xiě)入ch375芯片中；當cs和wr都為低電平而a1為高電平時(shí)，d7～d0上的數據被作為命令碼寫(xiě)入ch375芯片中。

2 硬件電路設計

單片機通過(guò)ch375控制usb打印機的硬件電路，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位單片機的系統總線(xiàn)上，ch375的txd引腳接地，從而使ch375工作于并口方式。ch375芯片的8位雙向數據總線(xiàn)d7～d0直接與單片機的p0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(xiě)選通輸出引腳。片選信號cs連接到單片機的p26引腳，該引腳為低電平時(shí)選通ch375芯片。int可以連接到單片機的中斷輸入int0引腳，中斷請求是低電平有效。地址輸入線(xiàn)a0連接至單片機的p25引腳，當a0引腳為高電平時(shí)選擇命令端口，可以寫(xiě)入命令；當a0引腳為低電平時(shí)選擇數據端口，可以讀寫(xiě)數據。

采用74hc245三態(tài)雙向總線(xiàn)驅動(dòng)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p27相連，方向控制位dir與單片機的t0相連。當dir置成高電平時(shí)，數據從a端口向b端口傳送，此時(shí)單片機可以通過(guò)讀取74hc245數據端口即可得到并口數據。打印機狀態(tài)信號busy連接至單片機的p15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(chǎn)生中斷時(shí)，單片機從并口將數據取走，然后再發(fā)送至打印機打印出來(lái)。

3 軟件設計實(shí)現

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

并口數據的采集是通過(guò)中斷方式進(jìn)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(guò)不斷檢測int1的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行并口數據的采集。當打印機不忙（即busy=0）時(shí)，如果有int1中斷產(chǎn)生，則從74hc245的數據端口將并口數據讀出，同時(shí)將打印機忙標志busy置1（表示打印機忙）。當數據已經(jīng)發(fā)送至打印機打印時(shí)，則將打印機忙標志busy置0。然后重復上述步驟進(jìn)行并口數據的采集及打印。

初始化過(guò)程分兩部分：?jiǎn)纹瑱C初始化和打印機的枚舉初始化。單片機的初始化過(guò)程就是直接向相應的i/o口寫(xiě)初始化值及設置看門(mén)狗，可調用函數watchdog_init()實(shí)現設置看門(mén)狗。

打印機的枚舉初始化過(guò)程很重要，要實(shí)現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()主要用到以下幾個(gè)主要函數：

◇get_descr(1),獲取設備描述符。

◇rd_usb_data(buffer)，從ch375中讀取數據到單片機中。

◇set_addr(3)，設置打印機的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

結語(yǔ)

本文詳細介紹了基于80c51單片機和usb總線(xiàn)通用接口芯片ch375的lpt-usb打印機驅動(dòng)器設計及c語(yǔ)言實(shí)現。經(jīng)測試表明，利用該設計能夠實(shí)現并口儀器數據直接經(jīng)usb打印機打印出來(lái)，打印結果正確無(wú)誤。該設計現已被用于并口儀器上，利用該驅動(dòng)器，并行口儀器可以直接和usb打印機相連進(jìn)行打印，極大克服了有些并口儀器必須連接并口打印機才能打印的弊端，從而很大程度上方便了用戶(hù)。