80C51和CH375的USB打印機驅動設計

引言

本課題來源于北京普析通用公司的一個項目。由于公司現(xiàn)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，而隨著usb打印機技術的逐漸普及，并行口打印機越來越不好買到，而且有些用戶的打印機只是usb接口而非并行口，因此現(xiàn)有儀器產(chǎn)品對打印機的支持變得不能適應用戶需要。為了實現(xiàn)能將公司的并行口儀器直接和usb打印機相連進行打印，決定設計開發(fā)一款lpt-usb打印機的驅動器，負責并口儀器和usb打印機的連接。

本文利用單片機和usb總線接口芯片實現(xiàn)lpt-usb打印機的驅動器設計。利用該設計將能夠實現(xiàn)并行打印口數(shù)據(jù)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，極大地方便了用戶的使用。

1 ch375芯片特點及工作原理

1.1 ch375芯片特點

ch375是一個usb總線的通用接口芯片，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(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、通用的固件程序等。在本地端，ch375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/dsp/mcu等控制器的系統(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芯片有如下特點：

①全速usbhost主機接口usbv1.1,支持動態(tài)切換主機與設備方式，外圍元器件只需要一個晶體和2個電容;

②主機端點輸入和輸出緩沖區(qū)各64b,支持常用的12mbps全速usb設備;

③支持usb設備的控制傳輸、批量傳輸和中斷傳輸；

④自動檢測usb設備的連接和斷開,提供設備連接和斷開的事件通知；

⑤內置控制傳輸協(xié)議處理器,簡化常用的控制傳輸；

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

⑦串行接口包含串行輸入、串行輸出和中斷輸出，支持通信波特率動態(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芯片通過被動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(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(shù)據(jù)總線d7～d0、讀選通輸入rd、寫選通輸入wr、片選輸入cs、中斷輸出int以及地址輸入線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，ch375中的數(shù)據(jù)通過d7～d0輸出；當cs和wr以及a0都為低電平時，d7～d0上的數(shù)據(jù)被寫入ch375芯片中；當cs和wr都為低電平而a1為高電平時，d7～d0上的數(shù)據(jù)被作為命令碼寫入ch375芯片中。

2 硬件電路設計

單片機通過ch375控制usb打印機的硬件電路，如圖2所示。

如圖2所示，ch375芯片通過被動并行接口芯片掛接到8位單片機的系統(tǒng)總線上，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(shù)據(jù)總線d7～d0直接與單片機的p0數(shù)據(jù)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p26引腳，該引腳為低電平時選通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a0連接至單片機的p25引腳，當a0引腳為高電平時選擇命令端口，可以寫入命令；當a0引腳為低電平時選擇數(shù)據(jù)端口，可以讀寫數(shù)據(jù)。

采用74hc245三態(tài)雙向總線驅動器作為打印機口向單片機傳送并口數(shù)據(jù)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，數(shù)據(jù)從a端口向b端口傳送，此時單片機可以通過讀取74hc245數(shù)據(jù)端口即可得到并口數(shù)據(jù)。打印機狀態(tài)信號busy連接至單片機的p15引腳，并口數(shù)據(jù)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，單片機從并口將數(shù)據(jù)取走，然后再發(fā)送至打印機打印出來。

3 軟件設計實現(xiàn)

軟件實現(xiàn)的流程如圖3所示。該軟件編程是用c語言實現(xiàn)的，通信過程主要包括兩部分：初始化和并口數(shù)據(jù)的采集。

并口數(shù)據(jù)的采集是通過中斷方式進行的。采集數(shù)據(jù)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)來進行并口數(shù)據(jù)的采集。當打印機不忙（即busy=0）時，如果有int1中斷產(chǎn)生，則從74hc245的數(shù)據(jù)端口將并口數(shù)據(jù)讀出，同時將打印機忙標志busy置1（表示打印機忙）。當數(shù)據(jù)已經(jīng)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(shù)據(jù)的采集及打印。

初始化過程分兩部分：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就是直接向相應的i/o口寫初始化值及設置看門狗，可調用函數(shù)watchdog_init()實現(xiàn)設置看門狗。

打印機的枚舉初始化過程很重要，要實現(xiàn)打印采集到的并口數(shù)據(jù)，首先必須成功地枚舉初始化打印機。初始化usb打印機函數(shù)init_print()主要用到以下幾個主要函數(shù)：

◇get_descr(1),獲取設備描述符。

◇rd_usb_data(buffer)，從ch375中讀取數(shù)據(jù)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：具體程序見本刊網(wǎng)站：www.mesnet.com.cn

結語

本文詳細介紹了基于80c51單片機和usb總線通用接口芯片ch375的lpt-usb打印機驅動器設計及c語言實現(xiàn)。經(jīng)測試表明，利用該設計能夠實現(xiàn)并口儀器數(shù)據(jù)直接經(jīng)usb打印機打印出來，打印結果正確無誤。該設計現(xiàn)已被用于并口儀器上，利用該驅動器，并行口儀器可以直接和usb打印機相連進行打印，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。