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1、用VC实现PC并行端口数字信息的输入 输出目前，在实验室和工业应用的各种控制系统中，串口是常用的计算机与外部控制系统之间的数据传输通道。由于串行通信方便易行，所以应用广泛。但是使用串行通信，在实时性、速度、数据量等方面受到限制。而计算机的并行端口传输数据时是一次性传送8个位(一个字节)或更多，由于传输量较大，因此数据的传输速度要比串口快，在许多必须讲究传输速度的控制系统里，用PC并行端口与之连接就是一个很好的解决方案。本文介绍PC并行端口在单片机等控制系统中作为数字I/O口的应用。在控制系统中，有许多的数字开关量、数字控制信号、数字信号等，都可以通过计算机并行端口进行采集；并将采集的数字信号经
2、计算机处理后形成数字控制信号，再从计算机的并行端口输出进行各种自动控制。一、PC并行端口介绍目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是36针接头而是25针D形接头。所谓并行，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高。现在常见的并口有五种：SPP型、PS/2型、EPP型、ECP型和多模式接口，大多数PC机配有SPP并口：SPP标准并行口有4位、8位、半8位：4位口一次只能输入4位数据，但可以输出8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。PS/2简单双向并行口：它引入双向数据端口，这种双向数据端口容许外设每次向PC机发送8位信息。PS/2型并口
3、是指所有具有双向数据端口，但不支持后面介绍的EPP或ECP模式的并行接口。EPP增强并行口：允许8位双向数据传送，它可以在大约1ms的时间内完成包括握手联络在内的一个字节的数据传送；而SPP或SP/2接口则需要大约4ms才能完成同样的工作。因此可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM驱动器等。ECP口扩展并行口：是双向数据端口，并能以ISA总线速度传送数据。ECP有缓冲区，支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA(直接存储器访问)。多模式接口：许多新型接口支持多种模式，可以工作在以上提到的部分或全部模式下，用户可以使用配置选择，使用
4、上述各种接口形式，或只使用其中一些而禁止其它。二、PC标准配备并行口介绍本文主要介绍计算机的标准配备并行端口即25针的母接头端口的应用，在此基础上可以运用相同的原理使用其它模式的并行端口。并行端口共有25支脚，但不是每支脚均被使用到。这些脚被区分为3种主要的功能，分别是用于数据的传送、检查打印机的状态及控制打印机，其接口如下所示：在PC机中，标准并行口使用3个8位的端口寄存器，PC就是通过对这些寄存器，也就是所说的数据、状态、控制寄存器的读写访问并口的信号的。本文中使用一些通用的叫法，8个数据位分别为D0D7，5个状态位为S3S7，4个控制为C0C3。其中字母表示了端口寄存器，数字则表示该信号
5、在寄存器中的位。数据寄存器数据端口或称数据寄存器(D0D7)保存了写入数据输出端口的一字节信息。数据端口可以写入数据，也可以读出数据(即可擦写)；写进去的当然是我们希望从数据端口引脚输出的数据，不过读进来的也只是我们上次写进去的数据，或是原来保留在里面的数据，并不是从端口引脚输入PC的数据。数据端口引脚是PIN2PIN9，其定义如下：数据寄存器(即数据输出端口)可擦写、基地址bit引脚：D-sub信号名信号源是否在连接器处倒相0Pin2D0PC否1Pin3D1PC否2Pin4D2PC否3Pin5D3PC否4Pin6D4PC否5Pin7D5PC否6Pin8D6PC否7Pin9D7PC否如果我们把
6、这8支脚当成一般的数字输出的脚位看待，上述8支脚就相当于是8个数字输出的位置一般，我们就可以把它们当成是8个可以自由控制的输出点。当我们通过数据端口传送数据时，就是改变这8支脚的电平状态；而接受方也按照相同的编码原则解释，就可以获得传送的数据。状态寄存器状态端口或称状态寄存器保存的是5个输入(S3S7)的逻辑状态。S0S2位不出现在并口连接器中。除了S0以外，状态寄存器是只读的，读出数据信息是状态端口引脚上的逻辑状态。S0是支持EPP传输并口的超时标志信息，可以用软件方法清零。在许多并口中，状态输入接有上拉电阻。状态端口引脚是Pin10Pin13、Pin15，其定义如下：状态寄存器(即状态输入
7、端口)基地址+1 bit引脚：D-sub信号名信号源是否在连接器处倒相0 Time-Out 1未使用2未使用3Pin15nError(nFault)外设否4Pin13Select外设否5Pin12PaperEnd外设否6Pin10nAck外设否7Pin11Busy外设是上表中所谓的(基地址+1)指的是：如果我们的LPT地址是378H，在加上1就是379H；这个地址是专门用来传递打印机的状态的。和数据地址比较起来不一样的是，这里地址并非在连接器的脚位上均有对应点。在这个状态的显示上只有5个脚位有对应，位S0S2是没有的-最起码是无法让计算机有对应的值可读取。如果打印机接到并口上，那么打印机的状态
8、将会通过这几支脚传送到PC，程序只要去基地址+1的位置读取数值即可知道现在打印机所处的状态。由于这几支脚可以让打印机传送状态给PC，那么我们可以把这几支脚位拿来当作数字输入的通道；我们可以让这几支脚位的状态发生电位的改变，而利用程序去读取这些脚位的数值，即可实现数据的输入。控制寄存器控制端口或称控制寄存器保存了C0C3的4位的控制信息。C4C7不出现在并口连接器中。一般来说，这些位被用来输出，然而大多数SPP中，控制位为集电极开路/漏极开路模式，也就是说，它们同样可以用作输入。要从控制位上读取外部逻辑信号，首先将向相应的输出写入1，然后读取控制寄存器的值即可。但是，为了提高交换速度，大多数支持
9、EPP和ECP接口中，控制位工作在不能用作输入的推拉模式下。在一些多模式接口中，控制位采用的是改进型的推拉模式，可以用作输入。控制端口引脚是Pin1、Pin14、Pin16和Pin17，其定义如下：控制寄存器(即控制输出端口)基地址+2 bit引脚：D-sub信号名信号源是否在连接器处倒相0Pin1nStrobePC是1Pin14nAutoLFPC是2Pin16nInitPC否3Pin17nSelectInPC是4 IRQ 5未使用6未使用7未使用上表中所谓的(基地址+2)指的是：如果我们的LPT地址是378H，在加上1就是37AH；这个地址是专门用来控制打印机动作的。如同数据的送出，我们的程
10、序只要将我们的信息送往(基地址+2)的地址去，就可以实现数据输出，接受端在相应引脚就可以接受到相应的逻辑电位状态。当控制端口的信号源为高电平时，这些引脚可以作为输入引脚，如同状态端口引脚一样。在上述定义表格中，所谓是否在连接器处倒相是指并口硬件将连接器与相应寄存器位之间的4个信号进行了倒相处理。具体说来，S7、C0、C1、C3信号的逻辑状态在连接器处是与相应寄存器位反相的。当你对这些位进行写操作时，必须牢记写入的值应该与你想在连接器处设置的值相反；当要对这些位进行读操作时，也必须记住所读取的值与连接器处的值相反。计算机的标准配备并行端口除以上介绍的数据端口引脚Pin2Pin9、状态端口引脚Pi
11、n15、Pin10Pin13、控制端口引脚Pin1、Pin14、pin16、Pin17外，连接器上的其它引脚Pin18Pin25是归地引脚GND。三、PC并行口数字输入/输出所谓的数字输出就是在程序要求某一个设备的某一开关点开或关，产生高电位或低电位。从计算机的观点来说，低电位就是0.7V以下(逻辑0)，而高电位是2.1V以上(逻辑1)，若电位处在0.72.1V时，电位的逻辑状态是不确定的。想要通过计算机去控制外部设备，最简单的方法就是控制数字输出。所谓的数字输入，也就是外界的状况被计算机用0或1的数值予以记录下来而储存，此0与1就代表了外界某一个设备的某一开关点开或关的两种情形。PC并行口即
12、可以作数字输出口，也可以作数字输入口。其中的数据端口、控制端口都可以作为数字输出端口，数据端口共8位，控制端口共4位，两个端口可以组成112位的任意数字输出端口；其中的状态端口、控制端口都可以作为数字输入端口，状态端口共5位，控制端口共4位，两个端口可以组成19位的任意数字输入端口。本文给出了并行端口3种寄存器的读写方法，如下图所示：四、PC并行口数字输入/输出的VC实现由于Windows对系统底层操作采取了屏蔽的策略，因而对用户而言，系统变得更为安全，但这却给众多的硬件或者系统软件开发人员带来了不小的困难，因为只要应用中涉及到底层的操作，开发人员就不得不深入到Windows的内核去编写属于系
13、统级的设备驱动程序。对并行口的读写操作就是如此，由于Windows对系统的保护，绝对不允许任何的直接I/O动作发生，所以必须带上*.dll、*.sys或*.vxd文件，这些文件用来让操作系统知道有一个特定的I/O可能会被调用。系统开机后，这些文件中的内容就会加载到内存中，一旦有对应的动作发生，就会引发I/O的实际动作。本文只是介绍并行口作为数字I/O口的使用，不在于介绍并行I/O口驱动的编写。故本文中直接使用由Yariv Kaplan编写的WinIo库，它有如下特点：WinIo库通过使用内核模式下设备驱动程序和其它一些底层编程技巧绕过Windows安全保护机制，允许32位Windows程序直接
14、对I/O口进行操作；支持Windows 9x、Windows NT、Windows2000、WindowsXP环境；在Windows NT/2000/XP下，允许非Administrator用户应用WinIo应用程序；不支持中断。注意事项：使用这个类代码时请确保不要与其它使用常规Win32调用操作并行端口的程序发生冲突。WinIo库在VC应用程序中的使用为了在VC中能正常使用WinIo库,必须按以下步骤进行配置：(1)：将WinIo.dll、WinIo.sys、WINIO.VXD三个文件放在程序可执行文件所在目录下；(2)：将WinIo.lib添加到工程中,WinIo.lib及winio.h文
15、件必须放在工程目录下；(3)：在StdAfx.h头文件中加入#includewinio.h语句；(4)：调用InitializeWinIo函数初始化WinIo驱动库；(5)：调用读写IO口的GetPortVal或SetPortVal函数；(6)：调用ShutdownWinIo函数；在非管理员权限下运行，必须首先完成以下步骤：(1)：将WinIo.dll、WinIo.sys、WINIO.VXD三个文件放在任一WinIo应用程序可执行文件所在目录下；(2)：以管理员或其它具有管理员权限的用户身份登陆；(3)：调用InstallWinIoDriver函数，第一个参数设置为WinIo.sys文件所在目
16、录路径，第二个参数设置为false；(4)：重新启动系统；(5)：以普通用户身份登录，现在可以调用WinIo库函数；(6)：当不再需要WinIo库时，可以再次以管理员身份或其它具有管理员权限的用户身份登陆系统，调用RemoveWinIoDriver卸载该库；WinIo库中几个函数说明：(1)：初始化与终止bool _stdcall InitializeWinIo()；void _stdcall ShutdownWinIo()；(2)：安装与卸载bool _stdcall InstallWinIoDriver(PSTR pszWinIoDriverPath,bool IsDemandLoaded
17、=false)；bool _stdcall RemoveWinIoDriver()；(3)：读写I/O口bool _stdcall GetPortVal(WORD wPortAddr,PDWORD pdwPortVal,BYTE bSize)；bool _stdcall SetPortVal(WORD wPortAddr,DWORD dwPortVal,BYTE bSize)；GetPortVal函数从指定端口读取一个BYTE/WORD/DWORD类型的值；wPortAddr是指定一个端口地址值；pdwPortVal为指向一双字节型变量的指针，该变量存储从wPortAddr端口读取的值；bSi
18、ze指定读取字节数，值可以为1，2或4。SetPortVal函数向指定端口写入一个BYTE/WORD/DWORD类型的值；除dwPortVal为输入参数，表示待写入外，其余个变量含义与GetPortVal相似。PC并行口数字输出的VC实现为了测试并行口的数字输出，可以准备12支LED发光二极管，将LED的阳极分别与数据端口引脚Pin2Pin9和控制端口引脚Pin1、Pin14、Pin16、Pin17相连接；将LED的阴极连接在一起与并行口的归地引脚GND相连即可。在实际控制应用中不能这样连接，因为数据端口引脚、控制端口引脚输出的电流非常小，只有10mA左右，必须添加其它硬件电路。(1)：数据端
19、口数字输出的VC实现/获得数据端口地址WORD m_nport=(WORD)0x378；/获得要写入数据端口的值WriteValue(数据范围为0255)DWORD m_nValue=(DWORD)WriteValue；/调用WinIo库函数SetPortVal写端口值SetPortVal(m_nport,m_nValue,1)；/write aBYTE value to an I/O port(2)：控制端口数字输出的VC实现/获得控制端口地址WORD m_nport=(WORD)0x37A；/获得控制端口的值,保持高位值不变，将要输出的值从低4位输出，且使连接器上的电位状态与想输出的值一致
20、DWORD temp_dwPortVal；unsigned int temp_aa；GetPortVal(m_nport,&temp_dwPortVal,1)；/reads aBYTE value from an I/O port temp_aa=(unsigned int)temp_dwPortVal；temp_aa=temp_aa&0x0F0；/取低8位值,将低4位置为0；高4位不变；temp_aa=temp_aa0x0B；/将低4位中C0、C1、C3置为1，C2置为0；高4位不变；/获得要写入控制端口的值WriteValue(数据范围为015)unsigned int WriValue；
21、WriValue=WriteValue&0x0F；/取低4位；temp_aa=temp_aaWriValue；/将写入值的低4位中的C0、C1、C3取反，C2位不变，高4位保持端口值不变SetPortVal(m_nport,(DWORD)temp_aa,1)；/写出的值中，高4位保持端口原来的值不变，/低4位是写入什么电平，连接器上既是什么电平(3)：数据端口及控制端口组合成12位数字输出的VC实现/获得端口地址WORD m_nportData=(WORD)0x378；WORD m_nportControl=(WORD)0x37A；/获得要写入端口的值WriteValue(数据范围为04095
22、)DWORD m_nValue=(DWORD)(WriteValue&0x0FF)；/取低8位值SetPortVal(m_nportData,m_nValue,1)；/write aBYTE value to Data port DWORD temp_dwPortVal；unsigned int temp_aa；GetPortVal(m_nportControl,&temp_dwPortVal,1)；/reads aBYTE value from an I/O port temp_aa=(unsigned int)temp_dwPortVal；temp_aa=temp_aa&0x0F0；/取低
23、8位值,将低4位置为0；高4位不变；temp_aa=temp_aa0x0B；/将低4位中C0、C1、C3置为1，C2置为0；高4位不变；unsigned int WriValue；WriValue=WriValue 8；/取高4位值temp_aa=temp_aaWriValue；/将写入值的低4位中的C0、C1、C3取反，C2位不变，高4位保持端口值不变SetPortVal(m_nportControl,(DWORD)temp_aa,1)；/写出的值中，高4位保持端口原来的值不变，/低4位是写入什么电平，连接器上既是什么电平PC并行口数字输入的VC实现(1)：状态端口数字输入的VC实现为了测试
24、并行口状态端口的数字输入，可以将数据端口引脚Pin2Pin6连接到状态端口引脚Pin15、Pin13、Pin12、Pin10、Pin11上。引脚接好后，先从数据端口输出数据，在从状态端口和控制端口读出数据，读出的数据应与写入的数据一致，数据范围为031。DWORD dwPortVal；unsigned int ValueGet=0；/获得端口地址WORD m_nport=(WORD)0x379；/获得端口数据GetPortVal(m_nport,&dwPortVal,1)；ValueGet=(unsigned int)dwPortVal；ValueGet=ValueGet0x80；/保持得到的
25、State值与连接器处的值一直；ValueGet=ValueGet&0xF8；/去掉S0S2位；ValueGet=ValueGet 3；/右移3位，将S7S3变为低5位(2)：控制端口数字输入的VC实现为了测试并行口控制端口的数字输入，可以将数据端口引脚Pin2Pin5连接到控制端口引脚Pin1、Pin14、Pin16、Pin17上。引脚接好后，先从数据端口输出数据，在从状态端口和控制端口读出数据，读出的数据应与写入的数据一致，数据范围为015。/获得端口地址WORD m_nport=(WORD)0x37A；/=将C0C3位置1，即使连接器上为高电平，使控制端口为输入端口=DWORD temp
26、_dwPortVal；unsigned int temp_aa；GetPortVal(m_nport,&temp_dwPortVal,1)；/获取端口的当前值temp_aa=(unsigned int)temp_dwPortVal；temp_aa=temp_aa&0x0F0；/取低8位值,将低4位置为0；高4位不变；temp_aa=temp_aa0x4；/将低4位中C0、C1、C3置为0，C2置为1；高4位不变；SetPortVal(m_nport,(DWORD)temp_aa,1)；/写出的值中，高4位保持端口原来的值不变，/低4位是写高电平，即使连接器上是高电平/=unsigned int
27、 ValueGet=0；DWORD dwPortVal；/获得端口数据GetPortVal(m_nport,&dwPortVal,1)；ValueGet=(unsigned int)dwPortVal；ValueGet=ValueGet0x0B；/保持C0,C1,C3位的值与连接器处的值一至；ValueGet=ValueGet&0x0F；/去掉高4位值(3)：控制端口及状态端口组合成9位数字输入的VC实现为了测试并行口的数字输入，可以将数据端口引脚Pin2Pin9连接到控制端口引脚Pin1、Pin14、Pin16、Pin17和状态端口引脚Pin15、Pin13、Pin12、Pin10上，Pin
28、11引脚连接到归地引脚GND或悬空。引脚接好后，先从数据端口输出数据，在从状态端口和控制端口读出数据，读出的数据应与写入的数据一致，当Pin11引脚连接到归地引脚GND时，数据范围为0255；当Pin11引脚悬空时，数据范围为256511。unsigned int ValueGet=0；/获得端口地址WORD m_nportState=(WORD)0x379；WORD m_nportControl=(WORD)0x37A；/Read State Port DWORD dwPortVal；unsigned int ValueState=0；GetPortVal(m_nportState,&dwP
29、ortVal,1)；ValueState=dwPortVal；ValueState=ValueState0x80；/保持得到的State值与连接器处的值一直；ValueState=ValueState&0xF8；/去掉S0S2位；ValueState=ValueState 1；/左移1位，将S7S3变为高5位/Read control Port/=将C0C3位置1，即使连接器上是高电平，使控制端口为输入端口=GetPortVal(m_nportControl,&dwPortVal,1)；/获取端口的当前值ValueGet=(unsigned int)dwPortVal；ValueGet=Val
30、ueGet&0x0F0；/取低8位值,将低4位置为0；高4位不变；ValueGet=ValueGet0x4；/将低4位中C0、C1、C3置为0，C2置为1；高4位不变；SetPortVal(m_nportControl,(DWORD)ValueGet,1)；/写出的值中，高4位保持端口原来的值不变，/低4位是写高电平，即使连接器上是高电平/=unsigned int ValueControl=0；GetPortVal(m_nportControl,&dwPortVal,1)；ValueControl=(unsigned int)dwPortVal；ValueControl=ValueControl0x0B；/保持C0,C1,C3位的值与连接器处的值一至；ValueControl=ValueControl&0x0F；/去掉高4位值/get 9bit value ValueGet=ValueStateValueControl；五、结束本文只是介绍PC并行端口作为数字I/O口的应用方法，在实际运用到控制系统中进行数字信号通信时，必须注意对并行端口信号进行其它的处理，以提高端口信号的抗干扰能力、稳定性及可靠性等。引：特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。124413124857