如何在LabVIEW中使用并口

硬件: PXI/CompactPCI>>Controllers

问题: 我想要在LabVIEW中访问我计算机上的并口，来实现数据输入输出。我应该如何实现。

解答: 总的来说，对并口进行简单的端口数字IO操作是比较简单方便的，本文将讨论如何通过VISA或者底层寄存器编程来实现该功能，同时也包括对在此过程中可能遇到的一般错误、错误信息和其他问题的说明和讨论。本文并不关心和处理信号握手、PC与PC的点对点通信，而只在必要的时候讨论IEEE-1284规范中规定的特性与通信方式。如果想要深入了解 IEEE-1284规范，请参考开发者园地教程： IEEE 1284 - 更新PC的并口，该文章详细讨论描述了这些内容。

概述

并口一般用来向打印机或者其他设备发送数据，它每次发送一个字节或者8位二进制数。并口25针连接器上除了数据线外，主要包括状态线、控制线和地线。状态线和控制线一般用来在与打印机通信的时候，实现握手、命令发送和接收反馈。而在进行某些应用的时候，我们需要格外考虑对这些信号线，以更好的利用并口。在Windows操作系统环境中，如果使用与串口一样的API进行编程，则并口能够获得的性能是有限的。这意味着，在Windows操作系统环境中，我们可以使用与串口通信时相同的 VISA VI来实现输出数据。然而， Windows操作系统中，这些API本身没有内建对数据接收的支持，尽管在某些情况下，硬件支持接收数据，但是软件不支持该功能。但是这并不意味着在LabVIEW中实现并口数据的输入, 尽管这确实意味着VISA VI不支持并口数据输入。

大多数计算机上的并口采用图1所示的DB-25连接器，表1列出了其引脚分配。

注：第1-13从首行开始，第14 - 25行从最后一行开始，一次从右至左排列。

方法1
如果使用Windows API，那么实现并口数字输出则会有些麻烦，主要是需要将第11脚(总线忙信号)和第12脚(纸张错误)与地之间短接起来。如果不这样，那么驱动程序会认为正在通信的打印机发生错误或者处于忙线中，而不会输出任何数据。并口会一直保持最后一次写入的值，直到该值被更新或者计算机关闭。另外在 LabVIEW 中，所有的串口通信发送的都是字符串数据，而在并口通信中，我们需要发送的是8位数值。这就需要在发送前将数据平化为字符串数据，以便其具体的二进制值不变，这里我们可以使用强制类型转换VI来实现。

如果你一次向端口发送多于一个字节的数据，驱动程序会自动按顺序发送这些数据，并且会在每次发送一个字节的时候拉低或者拉高闸门线的电平 (第1脚)。这个过程中的时序特性会因计算机的不同而有所不同，但是也存在着标准时序。要深入了解并口通信时序特性，请参考开发者园地教程：IEEE 1284 - 更新PC的并行口

对于如何在LabVIEW中编写并口的程序，请参考开发者园地教程范例：使用VISA来访问并行通信口。

常见错误

-1073807330 (BFFF003E) - I/O错误，VISA 无法完成操作。
错误37，使用串口兼容性VI

请根据错误代码在知识库中搜索解决问题的方法。

Method 2

除了VISA VI之外，另一种向并口写入数据的方法是通过直接读写硬件寄存器实现。在LabVIEW中，我们可以通过In Port.vi和Out Port.vi的直接硬件寄存器读写来实现并口输出数据，这两个VI在高级-I/O端口选板中。由于不使用高级的驱动，所以我们不需要对任何状态信号线进行接地处理。

注：在Windows NT或者2000中，访问底层硬件寄存器需要内核级的驱动程序。请参考知识库文章2Q1FC3K8:在Windows NT或者2000中通过LabVIEW访问硬件寄存器和物理内存来获得更多详细信息。

访问硬件的第一件事情就是获取硬件的基地址，该信息可以在Windows的资源管理器中的资源一栏中找到。

对于Windows 9x：

在计算机桌面上，我的电脑上单击右键，选择属性。
选择资源管理器选项卡，在Plug and Play BIOS下面找到LPT1。
选择LPT1之后，单击属性按钮。
接下来选择资源选项卡，这时输入/输出范围下面会出现端口地址。

对于Windows NT/2000：

在计算机桌面上，我的电脑上单击右键，选择属性。
选择硬件选项卡，然后选择资源管理器按钮。
在端口(COM & LPT)下面找到LPT1。
双击LPT1。
接下来选择资源选项卡，这时输入/输出范围下面会出现端口地址。

并口的端口基地址一般是16进制的278、378或者3BC。并口有若干个寄存器，但是对于仅仅需要进行简单的数据输出的应用，我们只需要关心数据寄存器。该寄存器是并口I/O地址范围内的第一个寄存器，因此他的地址就是基地址，该寄存器的8位正好对应8位数据线(第2-9引脚)。我们需要做的就是通过Out Port.vi向并口写入我们需要发送的数据，如图4所示。

常见错误

In Port.vi 或者 Out Port.vi返回"功能不支持"错误"

更多关于并口和在LabWindows/CVI中编程的信息，请参考知识库文章0TL70ATL： Kno将并口作为输入/输出同道使用。

方法3
正如前面提到的，使用VISA VI来实现并口数据输入是不现实不切实际的。但是，某些情况下却需要进行数据输入。一方面，无法保证8位的数据线是双向的，这个问题将在下一节中详细讨论。下面我们先假设无法实现数据的输入。幸运的是，我们可以利用其他信号线。数据寄存器后面的一个寄存器，也就是基地址+1的状态寄存器，他的5个数据位对应着25针连接器上的总线忙、传输结束、纸张完毕、选择和错误信号线。这5个状态信号正好对应着状态寄存器的第7、6、5、4、3位，如图5所示。这些状态线是已经被配置为可输入的，在于打印机通信的时候，这些信号是用来进行握手和反馈的，但是这些信号线必须进行取反操作，因为它们使用的是负逻辑。如果5根或者更少的信号线就足够了，那么我们可以直接使用In Port.vi来通过读取状态寄存器实现，如果我们需要更多的信号线，那么就需要使用控制信号线了。

控制寄存器的地址是基地址+2，与状态寄存器类似，它的某些位对应着连接器上的某些信号线，其中nStrobe, nAutoLF, nInit, nSelectIn与该寄存器的第0、1、2、3位相对应。这些信号线通常用作输出，但是它们可以被配置成双向信号线。实际上，只需要将这些信号线设置为高就可以设置为输入了。如果某个信号线被设置成高了，而在外部被某个信号接地，这时寄存器的这个数据位就会读到低。另外，需要注意的是，Strobe, nAutoLF和nSelectIn三根信号线使用负逻辑。如果我们设置使用负逻辑的信号线为低，那么实际上是在连接器一端设置其为高。如果我们想要读取一整个字节，那么我们可以读状态寄存器的高半字节和控制寄存器的低半字节，这需要在LabVIEW中进行一些二进制位处理，如图6所示，在这里仍然需要注意使用负逻辑的那些位。

注：数字逻辑的数字常量是使用二进制表示的

常见错误

In Port.vi 或者 Out Port.vi返回"功能不支持"错误

在Windows NT 和2000操作系统中，需要使用访问硬件的驱动程序，请参考开发者原地范例： Windows系统下端口和内存的实用工具。另外，请确保使用访问硬件的驱动中的In Port.vi 和 Out Port.vi，而不是vi.lib中的。

某些并口的信号线可以被配置为输入，但是这取决于生厂商对并口的设计。某些设计中，通过将数据线置高，我们可以像读取控制信号线一样读取数据线上的数据，来获取外部信号的值。但是，大多数并口需要设置传输方向位以进行输入操作，这个位是基地址+2的控制寄存器的第5位。如果并口具有输入的功能，将传输方向位置高可以将数据线设置为三态，从而可以被外部信号驱动。某些情况下，同时需要将第6位置高或者低。然而需要提到的是，某些制造商将这些位锁定了，因此在软件中无法更改，如图7所示。

通过下面步骤来检验您的并口是否可以实现数据输入：

设置控制寄存器的第5位为高（寄存器地址为基地址+2）。
端口上不连接任何信号的情况下，向并口写入一些值，并在每次写入后进行读取。

如果读取到的值与写入的不一样，那么您的并口很大可能性是双向的。设置控制寄存器第5位禁用了数据的输出，您读取到的是输入开路情况下的端口缓存中的值。

如果读取到的值与写入的值一致，那么您的并口不是可以双向传输的。数据的输出仍然没有被禁用，读取到的是输出的数据，同时您也不可能读取到外部信号的值。

如果您的数据线是可以被用作输入的，那么您仅需要将控制寄存器的第5位置高，然后通过基地址的数据寄存器读取数据线上的值。

常见错误

In Port.vi 或者 Out Port.vi返回"功能不支持"错误。
在Windows NT 和2000操作系统中，需要使用访问硬件的驱动程序，请参考开发者原地范例： Windows系统下端口和内存的实用工具。另外，请确保使用访问硬件的驱动中的In Port.vi 和 Out Port.vi，而不是vi.lib中的。
LabVIEW因为串口写入兼容的VI而死机

通常这些问题是由于引脚11和12没有被接地，您应该将这些引脚通过跳线与18-25脚的底线连接起来，同时，请确保您没有错误地将引脚2和3接地。

串口设备需要被列在LabVIEW.ini文件中，以便在LabVIEW中使用串口兼容的VI。因为默认情况下INI文件中没有对某些引脚的描述，所以推荐使用VISA进行编程。一般来说，这些引脚应该描述如下：

串口设备="COM1; COM2; COM3; COM4; COM5; COM6; COM7; COM8; COM9; COM10; LPT1; LPT2;LPT3; LPT4;"

LabVIEW在端口序号的时候，是从0开始依次分配的，因此COM0和端口0对应，LPT1与端口11对应。