王洋

（咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽(yáng) 712000）

對(duì)于目前新一代的設(shè)備儀器，基本都自帶了良好的信息交換接口，可以比較方便地獲取運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的信息并將其存儲(chǔ)到信息管理系統(tǒng)中。但對(duì)于不少價(jià)格昂貴接口較陳舊的設(shè)備而言，它們僅帶有標(biāo)準(zhǔn)的并行打印接口，無(wú)法獲取其數(shù)據(jù)信息，這樣就給企事業(yè)單位的信息管理帶來(lái)了一定的障礙。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

針對(duì)這種情況，文中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響設(shè)備并口數(shù)據(jù)原來(lái)的通信狀況下，用隔離電路實(shí)現(xiàn)對(duì)并口信號(hào)的引出。

在分析設(shè)備并口與打印機(jī)通信時(shí)序特點(diǎn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了隔離電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)并口數(shù)據(jù)線電信號(hào)的引出，同時(shí)確保對(duì)數(shù)據(jù)線引出端的處理不會(huì)影響到原始并口線路的電信號(hào)，避免對(duì)原始并口數(shù)據(jù)的破壞[1]。該并口設(shè)備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)備改造前后的總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2 并口設(shè)備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該并口設(shè)備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用對(duì)象是基于DOS系統(tǒng)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)端的并行口是25針D型標(biāo)準(zhǔn)并行接口，計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的打印機(jī)是EPSON LQ1600K針式打印機(jī)[2-4]。

圖1 總體設(shè)計(jì)方案Fig.1 The overall design scheme

通常所說(shuō)的并行接口一般稱為Centronics接口，或稱為IEEE1284，最早由 Centronics Data Computer Corporation公司在20世紀(jì)60年代中期制定，它采用TTL電平，每次單向并行傳輸1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。在IEEE1284并行接口標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)并行口的5種工作模式進(jìn)行了定義。這5種工作模式分別是標(biāo)準(zhǔn)模式（SPP）、字節(jié)傳輸模式、半字節(jié)傳輸模式、增強(qiáng)并行端口（EPP）模式和擴(kuò)展功能端口（ECP）模式。連接打印機(jī)的并行口通常工作在標(biāo)準(zhǔn)模式下。

與打印機(jī)連接的計(jì)算機(jī)或設(shè)備的并口一般為25針D型接口，該接口的引腳可分為數(shù)據(jù)引腳、控制引腳、狀態(tài)引腳及地線引腳。

2.1 打印機(jī)并口時(shí)序分析

并口打印機(jī)的工作時(shí)序如圖2所示，可見(jiàn)并口的關(guān)鍵引腳有STROBE引腳（數(shù)據(jù)選通引腳）、BUSY引腳（數(shù)據(jù)總線繁忙引腳）、ACK引腳（應(yīng)答引腳）和DATA引腳。并口傳送數(shù)據(jù)的方式是：每當(dāng)并口上的數(shù)據(jù)有效后，稍微等待一段時(shí)間（至少0.5 μs），STROBE引腳將置為低電平，并以此通知并口的另一端并口數(shù)據(jù)目前可用，然后并口的另一端需要在STROBE維持低電平的這段時(shí)間（至少0.5 μs）完成對(duì)并口上數(shù)據(jù)的讀取。根據(jù)并口傳送數(shù)據(jù)的特點(diǎn)可知，每個(gè)STROBE下降信號(hào)對(duì)應(yīng)著一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸，這個(gè)特點(diǎn)為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取提供了思路，即：每當(dāng)一個(gè)STROBE信號(hào)的下降沿來(lái)臨時(shí)，DATA引腳上的數(shù)據(jù)就是當(dāng)前并口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在此時(shí)以足夠快的速度讀取到的數(shù)據(jù)就是真實(shí)的通信數(shù)據(jù)[5]。

2.2 隔離電路

隔離電路的功能是獲取設(shè)備發(fā)往打印機(jī)的信息，但獲取該信息時(shí)不應(yīng)對(duì)原有的設(shè)備和打印機(jī)間的通信產(chǎn)生干擾和影響，以免設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)損害原有系統(tǒng)。

圖2 打印機(jī)并口工作時(shí)序Fig.2 Printer parallel port work sequence

隔離電路首先使得從并口線上引出的數(shù)據(jù)線路及STROBE線路通過(guò)74HC245，以此實(shí)現(xiàn)將設(shè)備并口上的5 V信號(hào)轉(zhuǎn)換為3.3 V，之后再將這9路信號(hào)接到ADuM1400BRWZ磁隔離芯片上，在從ADuM1400BRWZ的另一端引出信號(hào)供系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理，以此使得對(duì)這9路信號(hào)的處理不影響原來(lái)的并行口上的信號(hào)。這9路信號(hào)線及地線等信號(hào)線被匯總至一個(gè)34針的接口上，作為隔離電路與開發(fā)板的連接接口[6]。

隔離電路的示意圖如圖3所示，該電路的設(shè)計(jì)充分考慮了電平兼容性及系統(tǒng)的供電隔離。

圖3 隔離電路示意圖Fig.3 Isolating circuit diagram

3 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與測(cè)試

由并口通信時(shí)序圖可知：只要遇到了STROBE信號(hào)下降沿，并口線上的數(shù)據(jù)必然處于穩(wěn)定有效狀態(tài)，在STROBE信號(hào)和DATA信號(hào)被同時(shí)等量延遲較短時(shí)間（最大50 ns）后，依據(jù)STROBE信號(hào)下降沿讀取的并口數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是正確的。

測(cè)試結(jié)果：對(duì)照EPSON打印機(jī)控制指令集分析可知，系統(tǒng)截獲了設(shè)備發(fā)往打印機(jī)的所有控制指令，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備打印信息的提取。并且在實(shí)際測(cè)試中對(duì)同一組數(shù)據(jù)多次采集和對(duì)大量不同數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)結(jié)果均表明該系統(tǒng)穩(wěn)定且可靠。

4 結(jié) 論

文中通過(guò)分析信息化設(shè)備中的實(shí)際問(wèn)題，闡述了舊設(shè)備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套用于截獲并口打印機(jī)打印數(shù)據(jù)的電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響設(shè)備并口數(shù)據(jù)原來(lái)的通信狀況下實(shí)現(xiàn)了對(duì)并行口通訊數(shù)據(jù)的截獲和對(duì)打印機(jī)打印信息的提取及保存。完成了系統(tǒng)的最初設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以應(yīng)用于實(shí)際的信息化設(shè)備中。

[1]虢崇斌，陳曉琪.探討計(jì)算機(jī)并行接口的原理與使用[J].重型機(jī)械科技，2000（4）：71-77.

GUO Chong-bin，CHEN Xiao-qi.Discusses the theory and application of computer parallel interface[J].Journal of Heavy Machinery Technology，2000（4）：71-77.

[2]朱炬.用ESC/P指令控制EPSON噴墨打印機(jī)[J].電子工程師，2006（7）:13-14.

ZHU Ju.EPSON inkjet printer with ESC/P command control[J].Electronic Engineer，2006（7）:13-14.

[3]魏梓棟.打印機(jī)：市場(chǎng)概述與國(guó)際市場(chǎng)調(diào)查[J].今日電子，1997（5）:41-42.

WEI Zi-dong.Printer:summary of market and international market research[J].Journal of Electronics Today，1997（5）:41-42.

[4]愛(ài)普生針式打印機(jī)Epson.LQ-1600K[R].2009.

[5]Jan Axelson.并行端口大全[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[6]三星公司.s3c6410英文手冊(cè)v1.2[R].三星公司，2008.