基于隔離電路的并口設備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設計

王洋

（咸陽職業(yè)技術學院 陜西 咸陽 712000）

對于目前新一代的設備儀器，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行時所產(chǎn)生的信息并將其存儲到信息管理系統(tǒng)中。但對于不少價格昂貴接口較陳舊的設備而言，它們僅帶有標準的并行打印接口，無法獲取其數(shù)據(jù)信息，這樣就給企事業(yè)單位的信息管理帶來了一定的障礙。

1 系統(tǒng)總體設計

針對這種情況，文中設計實現(xiàn)了一種數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響設備并口數(shù)據(jù)原來的通信狀況下，用隔離電路實現(xiàn)對并口信號的引出。

在分析設備并口與打印機通信時序特點的基礎上設計了隔離電路，用于實現(xiàn)對并口數(shù)據(jù)線電信號的引出，同時確保對數(shù)據(jù)線引出端的處理不會影響到原始并口線路的電信號，避免對原始并口數(shù)據(jù)的破壞[1]。該并口設備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)應用于設備改造前后的總體設計方案如圖1所示。

2 并口設備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設計

該并口設備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的實際應用對象是基于DOS系統(tǒng)的工業(yè)控制計算機，計算機端的并行口是25針D型標準并行接口，計算機驅(qū)動的打印機是EPSON LQ1600K針式打印機[2-4]。

圖1 總體設計方案Fig.1 The overall design scheme

通常所說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60年代中期制定，它采用TTL電平，每次單向并行傳輸1個字節(jié)的數(shù)據(jù)。在IEEE1284并行接口標準中，對并行口的5種工作模式進行了定義。這5種工作模式分別是標準模式（SPP）、字節(jié)傳輸模式、半字節(jié)傳輸模式、增強并行端口（EPP）模式和擴展功能端口（ECP）模式。連接打印機的并行口通常工作在標準模式下。

與打印機連接的計算機或設備的并口一般為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 打印機并口時序分析

并口打印機的工作時序如圖2所示，可見并口的關鍵引腳有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（應答引腳）和DATA引腳。并口傳送數(shù)據(jù)的方式是：每當并口上的數(shù)據(jù)有效后，稍微等待一段時間（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間（至少0.5 μs）完成對并口上數(shù)據(jù)的讀取。根據(jù)并口傳送數(shù)據(jù)的特點可知，每個STROBE下降信號對應著一個字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸，這個特點為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取提供了思路，即：每當一個STROBE信號的下降沿來臨時，DATA引腳上的數(shù)據(jù)就是當前并口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在此時以足夠快的速度讀取到的數(shù)據(jù)就是真實的通信數(shù)據(jù)[5]。

2.2 隔離電路

隔離電路的功能是獲取設備發(fā)往打印機的信息，但獲取該信息時不應對原有的設備和打印機間的通信產(chǎn)生干擾和影響，以免設計的系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時損害原有系統(tǒng)。

圖2 打印機并口工作時序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74HC245，以此實現(xiàn)將設備并口上的5 V信號轉換為3.3 V，之后再將這9路信號接到ADuM1400BRWZ磁隔離芯片上，在從ADuM1400BRWZ的另一端引出信號供系統(tǒng)進行后續(xù)處理，以此使得對這9路信號的處理不影響原來的并行口上的信號。這9路信號線及地線等信號線被匯總至一個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，該電路的設計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)實驗與測試

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

測試結果：對照EPSON打印機控制指令集分析可知，系統(tǒng)截獲了設備發(fā)往打印機的所有控制指令，實現(xiàn)了對設備打印信息的提取。并且在實際測試中對同一組數(shù)據(jù)多次采集和對大量不同數(shù)據(jù)的實測結果均表明該系統(tǒng)穩(wěn)定且可靠。

4 結 論

文中通過分析信息化設備中的實際問題，闡述了舊設備數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的工作原理及應用方法，設計并實現(xiàn)了一套用于截獲并口打印機打印數(shù)據(jù)的電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響設備并口數(shù)據(jù)原來的通信狀況下實現(xiàn)了對并行口通訊數(shù)據(jù)的截獲和對打印機打印信息的提取及保存。完成了系統(tǒng)的最初設計目標，可以應用于實際的信息化設備中。

[1]虢崇斌，陳曉琪.探討計算機并行接口的原理與使用[J].重型機械科技，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[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：市場概述與國際市場調(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]愛普生針式打印機Epson.LQ-1600K[R].2009.

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

[6]三星公司.s3c6410英文手冊v1.2[R].三星公司，2008.