基于S3C2442的并行打印接口及驱动设计

基于S3C2442的并行打印接口及驱动设计 ( ) 文章编号 : 1007 - 144X 2009 02 - 0239 - 04 文献标志码 : A 基于 S3C2442的并行打印接口及驱动设计 方安平 ,王志伟 ()武汉理工大学 计算机科学与技术学院 ,湖北 武汉 430070 摘 要 :介绍了在以 S3C2442为处理器的工控板平台上 , W in CE 5. 0操作系统下并行打印的接口设计及驱动 ,并对 W in CE驱动特点和总线方式扩展并口实现技术作了详细介绍 。该方法对总线方式外扩设备的设 计与应用有借鉴价值 。 关键词 : S3C2442; W in CE 5. 0; 数据总线 ; 并口打印机 DO I: 10. 3963 / . j issn. 1007 - 144X. 2009. 02. 018 中图分类号 : TP336 微型打印机具有响应快 、功耗低 、价格低和体 积小携带方便等优点 ,能够在打印数据量不大的 情况下满足打印需求 。微型打印机按数据传输方 式 ,可 分 为 无 线 微 型 打 印 机 和 有 线 微 型 打 印 [ 1 ] 机 ,前者利 用 红外 或蓝 牙进 行 数据 通信 , 不 仅 需要特殊的硬件支持 ,而且价格昂贵 ;后者通过串 行或并行方式进行数据通信 ,由于串口打印机存 在速度慢 ,不能反映当前打印机状态等缺点 ,因此 图 1 主板功能图 笔者采用具有多线控制精确 、数据传输快和高性 价比等优点的并口微型打印机 。同时为满足高速 要求连接打印机和其他外设 ,而且要求能够双向 数据传输要求 ,采用总线方式扩展并口 。由于总 传送数据 ,对高速外设还要求高速数据传送 。从 线数据传输速率较大 ,而并口打印机属于低速外 兼容性考虑 , IEEE在 1994年制定了 IEEE1284 标 [ 3 - 4 ] 设 ,这必然会带来速率匹配的问题 。因此 ,合理的 准 ,根据 该标 准并 行 接口 有 5 种 工 作 模 式 。 并行口设计和高效率的驱动方法就显得很重要 。 本设计中并行接口只连接打印机 ,因此工作在标 ( )准模式 SPP下 。 1 硬件设计 并口微型打印机采用北京炜煌公司的 W H - 1. 1 主板 A 6型热敏微型打印机 。该打印机时序严格 ,能打 以一款工控核心主板为平台 。该主板具有多 印全部 A SC II码 、国家一二级汉字 、曲线和条 接口 、高可靠性 、低功耗和高性价比等特点 ,采用 形码等 。由于该微型打印机接收 5 V TTL 电平 , 三星 S3C2442A 芯片作为处理器 ,其主频 400 M , 而 S3C2442输出电压只有 1. 8 V , 因此为了匹配 [ 2 ] 内置 128 M NAND FLA SH 和 64 M SDAM 。主 电平需要连接两级 BU FFER。笔者采用 PH IL IPS 板功能图如图 1 所示 。其中并口以总线方式 扩 公司的 74ALVC164245 电平转换芯片 。在实际数 ( ) 展 , 通 过 N GCS3 与 打 印 机 片 选 SEL ECT 脚 据传输过程中 ,由于总线速度过高 ,数据在总线上 相连 。 (保存时间太短 以 50 M 的 PCL K为例 ,数据保存 1. 2 并行接口设计) 时间小于 20 n s,通过 I/O 控制打印机读取总线 计算机并行接口起初只为打印机使用 ,但随 数据时往往读不到正确数据 ,因此 ,在设计中采用 着技术的进步和大量外设的增加 ,并行接口不仅 74HC573作为锁存 器 用以 解 决 打 印 机 信 号 与 总 收稿日期 : 2008 - 10 - 08. ( ) 作者简介 :方安平 1955 - ,女 ,湖南岳阳人 ,武汉理工大学计算机科学与技术学院副教授. 武汉理工大学学报 信?息与管理工程版 2009年 4月 240 线速度不匹配的问题 。同时 ,锁存器的加入除延 输出端则是送往打印机的数据 。可以通过断点方 长数据在总线上的保留时间外 ,也给驱动的调试 ,测试锁存器是否工作正常 ,时序是否符合 ,从 式 带来很大方便 。由于总线上的数据是杂乱的 ,加 而快速判断程序的问题所在 。总线方式的扩展并 口打印机结构图如图 2所示 。入锁存器并通过片选选通打印机后 ,在锁存器的 图 2 扩展并口打印机结构图 载 、管理和卸载 ,与具有单独目的接口的内部驱动 2 软件设计 程序相比 ,所有流接口驱动程序使用同一个接口 [ 9 ] 2. 1 W in C E系统驱动特点 并调用同一 个 函 数 集 的 流 接 口 函 数 。对 于 每 W indow s CE. ne t驱动有两种模型 : 本机设备 个流接口驱动程序来说 ,其所要求的入口点用来 [ 5 - 6 ] 驱动程序和流接口设备驱动程序 。 实现标准文件 I/O 函数和电源管理函数 ,这些函 ( ) 数由 W indow s CE 操作系统的内核使用 。 1 本机设备驱动适于集成到基于 W indow s CE. ne t平台的设备 。这些设备驱动程序是一些 2. 2 并行口微型打印机驱动程序设计硬件所必需的 ,是由原始设备制造商创建的 ,用以 笔者所述并行口只为连接微型打印机使用 , 驱动必须实现以下功能 :向并行口发送数据 ,检测 驱动键盘 、触摸屏和音频设备等 ,往往在设备售出 打印机状态和错误处理 。驱动基于微型打印机的 后就不会再更换 ,如通用 L ED 驱动 、电源驱动 、键 盘驱动和显示驱动等都是本机设备驱动 。对于本 操作时序设计 ,该打印机时序如图 3 所示 。在打 机设备驱动 程序 , P la tfo rm B u ilde r提 供了 一些 驱 印数据之前先检测打印机状态并且对错误状态进 动程序样本 ,目的是方便开发人员快速开发出自 行处理 ,然后将结果以消息方式通知操作系统 ,因 己的驱动程序 。当 W in CE 系统启动 时 , 本地 设 此该驱动具有较高的可靠性 。同时由于采用流接 备驱动程序将被加载到系统的内存中 。本地驱动 口驱动实现 , 因此在 W in CE 系统上具备较高的 [ 7 - 8 ] 可移植性和可扩展性 。 程序的开发分为分层驱动和单片驱动 。分层 驱动要利用微软提供的与应用程序通信的上层 , ( 称 为 模 块 驱 动 程 序 层 mode l device d rive r, ) ( MDD 。MDD 通 过 设 备 驱 动 程 序 接 口 device ) d rive r in te rface, DD I与应 用程 序 通信 , 开 发驱 动 程序通常不修改 MDD ,主要关心与具体硬件相关 ( 的下层 ,依赖平台的设备驱动程序层 p la tfo rm de2 ) p enden t d rive r, PDD , PDD 通 过设 备 驱动 服务 接 图 3 微型打印机时序图 口直接管理硬件 。 通常并行通信接口驱动打印机有两种实现方 ( ) (2 流接口设备驱动程序 指可安装的启动 式 :一种是中断方式 ,另一种是查询方式 。在中断 )程序 可以由第三方生产商提供 , 以支持 添加 到 (方式下 ,打印机需要通过管脚 IN IT 控制脚 ,允许 系统中的设备 。W indow s CE 下的设备驱动程序 )中断 与 CPU 外部中断脚相连 ,打印时 , CPU 通过 在与应用程序相同的保护级上工作 。当系统启动 GP IO 控制中断使能 ,这样打印机每输出一个字符 ( 时 ,大 多 数 驱 动 程 序 是 由 设 备 管 理 进 程 D E2 后 ,立即向 CPU 发出中断请求 ,要求发送下一个 字符 。中断方式有助于处理打印机错误状态 ,但 )V ICE. EXE加载的 ,所有这些驱动程序将共享同 对打印速度 有一 定 影响 。笔者 采用 的 打印 机无 一个进程地址空间 。流接口驱动程序为动态连接 库 ,由一个叫做设备管理程序的特殊应用程序加 第 31卷 第 2期 方安平 ,等 :基于 S3C2442的并行打印接口及驱动设计 241 ) IN IT脚 ,因此采用查询方式进行控制 。根据并行 da tabyte; / /W rite D a ta to BU S ( ) μ接口特性和微型打印机工作时序需求 ,并行接口 D e lay10N S 5 ; / / de lay a t lea st 0. 5 s ( ) ()(v_p IO P regs - > GPJDA T | = 1 < < 9 ; / / se t 微型打印机采用总线 数据信号 和 I/O 口 状态 ( ) ) GPF9 STB P IN H 与控制信 号 方 式 与 CPU 相 连 , CPU 通 过 GP IO ( ) wh ile v_p IO P regs - > GPGDA T & 0 x1 << 0 ; 检测打印机状态和发送起始信号至打印机 ,控制 / /wa it fo r p rin t end 打印机读取当前总线上的数据 。打印机在接收到 ( ( wh ile v _ p IO P regs - > GPCDA T & 0 x1 < < 数据后根据打印命令打印相关内容 。发送数据的 ) ) 8 ; / /wa it fo r ack 程序结构流程如图 4所示 。 } 检测状态函数如下 : / / re tu rn True ind ica te p rin te r′s sta tu s is righ t ( )BOOL CheckSta tu s2 { BOOL bR e t; B YTE bSta tu s = 0 xff; do { ( ) bSta tu s = R ead_Sta tu s_Gp io ; ( } wh ile bSta tu s ! = R ead _ Sta tu s _ Gp io ( ) ) ; / / read bSta tu s & = L PT_STA TU S_B ITS; ( ) if bSta tu sre tu rn FAL SE; e lse re tu rn TRU E; 图 4 发送数据的程序结构流程图 } 2. 3 总线方式外扩设备调试技巧(STB 与 下面主要分析写并口函数代码 其中 在总线方式外扩设备的开发与调试中 ,数据 GPJ9 相连 ,打印机检测到 STB 上升沿时读取总线 流应该作为调试的重点 。一般的调试方法是借助 ) 上的数据 。其中 , W R ITE_POR T_UCHAR 函数向 于开发调试软件和串口的输出信息 。笔者在调试 指定端口写入一字节数据 ; R ead_Sta tu s_Gp io函数 中除了应用上述两种方法之外 ,根据数据流和控 通过读取与打印机状态脚相连的各 GP IO 口得到 制流的走向以及它们之间的相互关系 ,利用示波 打印机状态信息 ,并将状态信息存储在一个字节 器检测数据信号与控制信号以及数据信号与状态 () 变量中方便检测与输出 低 4 位保留 。 信号 ,并通过检测结果判断它们是否符合打印机 / / 向并口发送数据 时序要求 。这些手段在初期的代码调试中起着十 ( wh ile p Po rtO b j - > p Po rtD a ta. QO u tCoun t && 分重要的作用 。 ( ) )CheckP rin te rSta tu s p Po rtO b j 当数据 、控制和状态信号都符合时序和逻辑 { ( 要求时 ,可采用分析并口打印信息 ,使用 PB 远程 ) O u tB yte2 uD a taPo rt, 3 p Sou rceB yte s + + ; 调试工具等手段或通过 Em ebed V isua l C + +编 p Po rtO b j - > p Po rtD a ta. QO u tCoun t - - ; [ 10 ] 写驱动测试程序 ,测试驱动是否工作正常 。 } / /直到所有数据都已被发送 写 并口函数 O u tB yte2代码如下 : 3 结论 ( da tapo rt, B YTE vo id O u tB yte2 ULON G )笔者以并口打印机为例 ,介绍了如何通过总 da tabyte 线方式扩展设备的一般方法 ,给出了相应的流接 { 口驱动实现方式 , 并详细介绍了 W in CE 驱动特 vo la tile in t de laytim e; ( ) 点和总线方式外扩设备的调试技巧 。该并口打印 , 1 < < 9 ; v_ p IO P regs - > GPJDA T & = ( ) 机驱动执行速度快 ,容错性强 ,且具备较高的可移 / / c lea r GP j9 STB P IN L ( ( ) W R ITE_POR T_UCHAR PUCHAR da tapo rt, 植性 。相对于当前流行的 U SB 接口微型打印机 , 武汉理工大学学报 信?息与管理工程版 2009年 4月 242 - 10- 08 ]. h ttp: / /www. fapo. com / ieee1284. h tm. 该并 口 方 式 无 需 U SB 接 口 支 持 也 无 需 底 大 的 黄永平 . 微机并行口 5种工作模式的探讨 [ J ]. 长春 [ 4 ] U SB 驱动结构加载 ,因此并口方式更为简洁经济 。 ( ) 邮电学院学报 , 2000, 18 1: 43 - 44. 经实践证明 ,笔者提出的总线方式外扩并行口打 田磊 ,宋圆方 . 基于 W indow s CE 的 IIC 设备驱动的 [ 5 ] ( ) 实现 [ J ]. 西安邮电学院学报 , 2008, 1 1 : 20 - 23. 印机打印 10 行汉字平均时间约为 1. 1 s,并且打 王小芳 . 基于 W in CE的 I2C 驱动程序设计 [ J ]. 单 印时主板功耗仅增加 2 W。( ) 片机与嵌入式应用 , 2006 , 4 4 : 28 - 30. [ 6 ] 张冬泉 . 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The de sign p rinc ip le and imp lem en ta tion app roach of p a ra lle l m ic ro - p rin te r u sed in an Indu stria l Pe rsona l Comp u te r wa s p re sen ted, wh ich is unde r W inCE 5. 0 Op e ra ting System w ith S3C2442 a s its CPU. A de ta iled in troduc tion wa s m ade on the debugging m e thod s and sk ills in p e rip he ra l equ ipm en t extended by the way of BU S. It is of som e refe rence to re levan t op e ra tion on the d rive deve lopm en t. Key word s: S3C2442; W in CE 5. 0; BU S; p a ra lle l p rin te r FA NG An p in g:A ssoc. P rof. ; Schoo l of Comp u te r Sc ience & Techno logy, WU T, W uhan 430070, Ch ina. [编辑 :周廷美 ] ()上接第 238页 () [ 8 ] 陈省. ECO 高级应用 [ J ]. 程序员 , 2004 3: 103 - 105. 胡燕 ,崔华. 基于特征领域模型的精确建模过程研究 [ 10 ] [ 9 ] 陈省 . 基于 ECO 的 UML 模型驱动的数据库应用开 () [ J ]. 武汉理工大学学报 , 2006, 28 5: 116 - 119. ( ) 发 [ J ]. 程序员 , 2003 12: 99 - 102. Im p lem en t in g Techn o logy of W orkf low Ba sed on ECO M ode l D r ive GUO L i, HU R u i, CA I L infeng A b stra c t:A im ing a t the rap id imp lem en t of wo rkflow system , a wo rkflow imp lem en t techno logy ba sed on ECO wa s p ropo sed by ( ) En te rp rise Co re O b jec ts ECO . A n examp le of au to - exam in ing fo r sm a ll - o rde r of an en te rp rise wa s ana lyzed w ith the p ropo sed m e thod in ne two rk sa le bu sine ss. The app lica tion p roce ss of the imp lem en t techno logy wa s expounded. The re su lt ind ica te s tha t the p ropo sed m e thod ha s exce llen t va lue in theo ry and app lica tion. Key word s:mode l d riven a rch itec tu re; en te rp rise co re ob jec ts; wo rkflow GUO L i:L ec t. ; D ep a rtm en t of Info rm a tion Enginee ring, W uhan E lec tric Powe r Techn ica l Co llege, W uhan 430079 , Ch ina. [编辑 :王志全 ]