基于单片机和USB接口实现LPT－USB打印机驱动器的设计

作者：王小芳，郑宽磊，强伟锋

1 引言

本课题来源于北京普析通用公司。 由于该公司现有光谱仪器的单机版（如1810和T6等）采用的是并行口打印技术，而随着USB打印机技术的逐渐普及，并行口打印机越来越少，有些用户原有的打印机只是USB接口而非并行口，因此现有仪器对打印机的支持不能适应用户需要。为了使该公司的并行口仪器直接和USB打印机相连，设计了一种LPT-USB打印机驱动器，实现并口仪器与USB打印机的连接。

利用单片机和USB总线接口器件实现LPT-USB打印机驱动器的设计。利用该设计将能够实现并行打印口数据在USB打印机上的直接打印，克服了有些并口仪器必须连接并口打印机才能打印的弊端，极大地方便了用户的使用。

2 CH375的特点及工作原理

2.1 CH375的特点

CH375是一个USB总线通用接口电路，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。CH375内部集成了PLL倍频器、主从USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串型接口、命令解释器、控制传输的协议处理器、通用的固件程序等。在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线及中断输出，可以方便地挂接到单片机、DSP、MCU等控制器的系统总线上。CH375的USB主机方式支持各种常用的USB全速设备，外部单片机、DSP、MCU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信。CH375的特点如下：

（1）全速USB-HOST主机接口符合USB1.1，支持动态切换主机与设备方式，外围元器件只需要1个晶体和2个电容;

（2）主机端点输入和输出缓冲区各有64字节，支持常用的12Mb/s全速USB设备;

（3）支持USB设备的控制传输、批量传输、中断传输;

（4）自动检测USB设备的连接和断开，提供设备连接和断开的通知;

（5）内置控制传输的协议处理器，简化常用的控制传输;

（6）并行接口包含8位数据总线，4线控制：读选通、写选通、片选输入和中断输出;

（7）串行接口包括串行输入、串行输出和中断输出，支持通信波特率的动态调整。

（8）支持5V电源电压和3.3V电源电压。

2.2 CH375的工作原理

如图1所示，CH375通过被动并行接口电路可以方便地挂接到各种8位单片机、DSP、MCU的系统总线上，并且可以与多个外围器件共存。并口信号线包括8位双向数据总线D7-DO、读选通输入RD、写选通输入WR、片选输入CS、中断输出INT及地址输入线AO。CH375的RD和WR可以分别连接到单片机的读选通输出引脚和写选通输出引脚。INT可以连接到单片机的中断输入引脚，中断请求是低电平有效。当CS、RD及AO都为低电平时，CH375中的数据通过D7-DO输出;当CS和WR以及AO都为低电平时，D7-DO上的数据被写入CH375;当CS、WR都为低电平而A1为高电平时，D7-DO上的数据被作为命令码写入CH375。

［/table］

3 硬件电路设计

图2所示为单片机通过CH375控制USB打印机的硬件电路。CH375通过被动并行接口电路挂接到8位单片机的系统总线上，CH375的TXD引脚接地，使CH375工作于并口方式。CH375的8位双向数据总线D7-DO直接与单片机的PO数据口相连，RD和WR分别连接到单片机的读选通输出引脚和写选通输出引脚。片选信号CS连接到单片机的P2.6引脚，该引脚为低电平时选通CH375。INT可以连接到单片机的中断输入INTO引脚，中断请求是低电平有效。地址输入线AO连接至单片机的P2.5引脚，当AO引脚为高电平时选择命令端口，可以写入命令，当AO引脚为低电平时选择数据断口，可以读写数据。

采用74HC245型三态双向总线驱动器作为打印机口向单片机传送并口数据的接口，其片选信号与单片机的P2.7相连，方向控制位DIR与单片机的P3.4相连，当DIR为高电平时，数据从A端口向B端口传送，此时单片机可以通过读取74HC245数据端口得到并口的数据，打印机状态信号BUSY连接至单片机的P1.5引脚，并口数据采集控制信号CTRL直接连至单片机的INT1中断引脚，当INT1产生中断时，单片机从并口读取数据，然后再发送至打印机进行打印。

4 软件设计

4.1 软件流程

软件流程如图3所示。该软件用C语言编程，通信过程主要包括初始化和并口数据的采集。

并口数据的采集是通过中断方式进行的。采集数据的控制信号CTRL连接至单片机的中断INT1引脚，通过不断检测INT1的状态进行并口数据的采集。当打印机不忙（BUSY=0）时，如果产生INT1中断，则从74HC245的数据断口读出并口数据，同时将打印机忙标志BUSY置1（表示打印机忙），当数据已经发送至打印机打印时，则将打印机忙标志BUSY置0。然后重复上述步骤进行并口数据的采集及打印。

初始化过程分为单片机初始化和打印机的枚举初始化。单片机的初始化过程是直接向相应的I/0口写初始化值及设置看门狗，可调用函数watchdog_init（）设置看门狗。

打印机的枚举初始化过程是很重要的，要打印采集到的并口数据首先必须成功地枚举初始化打印机。初始化USB打印机函数init_print（）主要使用以下几个主要函数：

4.2 主程序源代码

主程序代码如下：

［table］

5 结束语

本文详细介绍了基于80C51型单片机和CH375型USB总线通用接口电路的LPT-USB打印机驱动器的设计及C语言实现。测试结果表明，利用该设计能够实现并口仪器数据直接经USB打印机打印，打印结果正确无误。该设计现已用于并口仪器上，并行口仪器利用该驱动器可以直接和USB打印机相连并进行打印，克服了有些并口仪器必须连接并口打印机才能打印的弊端，方便了用户。