视频信号采集与图象传输技术的研究----基于 EPP 的视频信号采集系统的设计

2. 2视频信号采集系统与EPP的接口设计我们所设计的视频信号采集系统可以通过传统的标准并行口（SPP）或增强型并口（EPP）和计算机通讯。

2. 2. 1 SPP模式下实现数据传输的原理

从PC机传送数据至外设，利用并口是一种较好的选择。但利用传统的标准并行口（Standard Parallel Port，SPP）传送数据，速度和灵活性受到很大限制，数据传输方向一般是从计算机到外围设备，而实现从外围设备到计算机的数据传输一般是通过状态线来实现，其传输速度非常慢，最高速度仅为250KB/s左右。

随着计算机并口技术的发展，计算机并口已经从SPP模式发展到了EPP和ECP（功能扩展并口）。增强型并行端口（EPP）协议及以后的IEEE1284标准极大地改善了PC机并口的数据传输能力，不但能与SPP兼容，而且其最高传输速率可达2MB/s.用并口的SPP模式来实现数据传输的结构图如图3-14所示。

计算机通过并口的数据线向数据选通器和计数电路发送控制信号，然后控制系统板中各信号的时序；因为状态线每次只能传输四位数据，所以当静态存储器向并口传数数据时，只能通过选通器把八位数据分两次传送，每次传送半字节，这样就完成了数据的双向通讯。利用这种方法，通用性较好，但效率很低。另外，由于并口从外围设备读取数据时按半字节进行，数据传输非常缓慢。

为了提高传输效率，采用了EPP传输模式。

2. 2. 2 EPP模式下实现数据传输的原理（1）EPP协议信号定义及含义EPP在原来支持并行打印机的SPP协议基础上，增加了具有双向数据传输功能的EPP协议和ECP协议，数据传输速度接近ISA总线的数据传输速度。通过BIOS设置，可以把并口设置为SPP、EPP、ECP的工作方式。应用开发不需打开机箱，只需连接到打印口即可。

该方式是一种与SPP兼容且能双向传输数据的协议。EPP协议更像一种总线协议，该协议定义了由基地址开始的8个寄存器，EPP协议打印机引脚和寄存器定义见表3-2.



在EPP中增加了控制口信号I/O，用来管理378H的数据方向，当I/0＝1时，378H数据方向为输入，用于读引脚2-9上的数据；当I/0＝0时，数据方向为输出，数据通过378H输出到引脚2-9上。

对外设复位信号INIT需通过编程产生，在SPP中为打印机复位。中断允许标志IRQE、外部中断申请信号和SPP方式相同。

经比较，EPP通讯模式最主要的特征之一是整个数据传输过程发生在一个ISA I/O周期内，也就是说，用EPP协议来传送数据，系统可以获得500K～2M字节/秒的传输率，即并口的外围设备有接近ISA总线插板的性能。这种从并口上的外围装置获得的性能就是EPP协议的主要特征之一。利用联锁形式的握手信号，数据的传输就以接口中最慢的设备来进行，既可以是主机，也可以是外设。这种"速度的适应性"对主机和外设来说都是透明的，所有的并口传输方法都利用了联锁握手信号。利用这种方法，外围设备可以控制其本身操作所需的时间，联锁也有使传输数据的过程简单易实现的作用，所以决定采用双向并口的EPP传输模式来实现本系统的实时数据传输。

（2）EPP模式的时序及寄存器接口对打印机并口的控制是通过对三个设备端口的编程来完成的。这三个端口分别是数据寄存器、控制寄存器和状态寄存器，CPU对它们的访问有五种操作：读数据、写数据、读控制、写控制和读状态，数据周期一般用于主机和外设之间的数据传送，地址周期一般用于传送地址、通道、命令和控制等信息，这些周期也可看成为两种不同的数据周期。系统为这三个端口分配了相应的I/O地址，祥见表3-3.


表3-3中列出了PC机所支持的三种类型的打印机接口，每一种对应一块插卡，我们使用的是第二种即打印并行口1.并行口1是最常使用的一个口，选用它可保证采集系统的可移植性。

EPP协议很大程度地改善了计算机并口传送数据的能力，使得不仅数据传送可以双向；速度从200kB/s可以提高到最高2mB/s；而且提供了重要的握手联络信号，使得对EPP寄存器的读写操作都会导致接口开启一个完整的数据读取或写入周期；显然相对SPP口具有更高的速度和更大的灵活性，极大地便利了自主开发的硬件对并口的读写操作，有利于这方面硬件的开发研制^[29]。

2. 2. 3并行接口电路设计

接口电路设计主要是实现地址选通和数据读入。要实现大容量存储器内数据的读取，首先需要提供足够位数的地址线，然后是相应宽度的数据传输线。

根据以上设计思想，打印口的I/O口378H的8位输入/输出信号用于SRAM向并口传送一个数据字节；37AH的4位输出信号用作控制信号^[29]。

用74F00可以控制个芯片的选通，从而进一步控制系统板上个信号的时序，其控制信号由37AH的SLCTIN管脚提供，从而实现了4096k存储器的地址选通。另外，利用37AH的AUTOFDXT管脚和379H的ERROR管脚与单片机进行信息交互，可使单片机执行不同的程序，亦可接收单片机发出的信息（主要将是否完成数据采集任务通知主机）。

另外，为防止高频信号的不稳定性对数据传输的影响，可以采取以下措施：（1）在程序中插入适当的延迟。信号的高速变化可能会导致数据读取错误，插入适当的延迟后，可以使信号达到稳定。在使用较长的连接线时，这是非常需要的，如果使用只有几十厘米的连接线，可以不采用插入延迟的方法。

（2）增加滤波电容。在打印口的I/O线与连接器之间加入滤波电容，可以提高传输的可靠性[30][31]。