80C51和CH375的USB打印機驅動(dòng)設計

　　摘要：介紹基于80C51和CH375的LPTUSB打印機驅動(dòng)器的設計與實(shí)現方法，介紹USB總線(xiàn)的通用接口芯片CH375的特點(diǎn)及工作原理，給出80C51單片機通過(guò)CH375控制USB打印機的硬件設計及其C語(yǔ)言軟件實(shí)現。利用該設計能夠實(shí)現并行打印口數據在USB打印機直接打印，極大的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，可極大方便用戶(hù)的使用。

　　關(guān)鍵詞：CH375 LPT USB 打印機 80C51 單片機

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)：

　?、?全速USBHOST 主機接口USB V1.1，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;

　?、?主機端點(diǎn)輸入和輸出緩沖區各64 B，支持常用的12 Mbps 全速USB設備;

　?、?支持USB 設備的控制傳輸、批量傳輸和中斷傳輸；

　?、?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；

　?、?內置控制傳輸協(xié)議處理器，簡(jiǎn)化常用的控制傳輸；

　?、?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）；

　?、?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；

　?、?支持5 V電源電壓和3.3 V電源電壓。

1. 2CH375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。

　　圖1主機通過(guò)CH375控制USB設備原理圖

圖2硬件電路原理圖

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。

圖3軟件實(shí)現流程圖

　　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(unsigned char cfg)，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)。