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第49568篇:单片机多机并行通讯的一种方法 |
| 发布时间:2006年12月29日 点击次数:337 |
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摘 要 单片机多机通讯一般采用串行总线方式,但在通讯距离短,通讯数据量大,通讯速率高的场合也会用到多机并行通讯。本文介绍一种采用简单逻辑电路实现单片机多机并行通讯的方法。 关键词 并行通讯,三态缓冲寄存器,双端口存储器,总线隔离 1 简介 本文介绍的单片机多机并行通讯系统,使用89C51作为主机,多片89C2051作为从机。（89C2051为20脚300MIL封装,带有2K FLASH E2PROM的单片机,除了少了两个并口外,具备MCS-51系列单片机所有功能。因为其体积小,功能强,必将在单片机应用领域内广泛使用）。这种并行通讯方法适用于在多站点,多层次的检测和控制系统中充当通信控制器的角色;也适合于用作单片机串行口扩充电路。 图1 芯片的逻辑图及四种工作状态 图2 单片机并行通信原理框图 2 三态总线缓冲寄存器74HC646 在单片机构成的多机并行通讯系统中,总线上的信息交换一般采用PIO（并行接口）和双端口寄存器等方法,并辅助以总线仲裁电路。通常使用的并行接口芯片有8155,8255等。本文介绍一种简单的并行接口电路,它既能取代8255等芯片,还能使电路结构更加简单和紧凑。该电路由一片74HC74和一片74HC646（300MIL窄封装）构成。 74HC646是三态总线缓冲寄存器,其实也是一个双端口共享存储器,只是共享存储区很小的,仅有一个数据输入寄存器与一个数据输出寄存器,用它作为单字节通信数据的临时中转站,每传送一个字节,主从机间握手一次,把数据取走后再继续下一字节的通信。74HC646可以将两条总线的数据分别锁存,再由芯片内部总线进行数据交换。74HC646具有四种工作状态,利用对这四种工作状态的控制,可以实现多个单片机利用数据口进行数据交换,省下其余口线做其他的工作,如驱动LED,控制开关等。74HC646芯片的逻辑图及四种工作状态如图1所示。 3 单片机并行通信原理 74HC646对数据进行的锁存只为完成数据交换作了信息准备工作,单片机多机之间通讯的实现还必须具备通讯联络手段,以使单片机了解总线上的工作状态,避免发生总线冲突。这里采用四线握手联络：两条由发送方送接收方,通知接收方数据已经准备好（如图2中的TFNE*,RFNE*）;两条由接收方送发送方,通知发送方数据已经收到（如图2中的TFNF*,RFNF*）通信联络信号是由74HC74电路产生。单片机并行通信原理框图如图2所示。 4 多机并行通信协议 上面的并行通讯的单片机没有封锁电路以防止主从机向74HC646同时写数或同时读数,因此各单机在双向传输时,必须根据状态信息来控制自己的下一步操作,即进行联络,通过软件、硬件通讯协议配合才能避免造成错误,保证对74HC646不会造成竞争冲突。因此,除了上面所讲的联络电路之外,在编制软件时,还必须遵从以下协议： . 主机向74HC646发送数据时,必须保证74HC646接收寄存器为空。 . 主机与从机间的数据传输要通过74HC646,协议不允许双方同时对74HC646进行操作,必须根据状态信息来控制自己的操作。 5 通讯协议的格式与执行过程 5.1 信息格式 在并行通讯的异步通信传输时,也同样存在帧的类型及格式问题,可以采用串行通讯类似的帧格式： 特征字 5.2 通讯协议的执行过程 下面以检测方式为例说明通讯协议的执行过程。 5.2.1 主机向从机写数过程：(主机写, 从机读) 主机向74HC646写数据,然后通知从机有数据来,从机从74HC646中读取数据。 ① 主机读取状态位,检测TFNF*位是否为零。 ②若TFNF*＝1,主机暂时等待;若TFNF*＝0,主机向74HC646写数据,使TFNF*＝1,同时使TFNE*＝0。 ③ 从机读取状态位,检测TFNE*位是否为零。若TFNE*＝1,从机暂时等待;若TFNE*＝0,从机从74HC646读数据,使TFNE*＝1,同时使TFNF*＝0。 ④ 主机再次检测状态位TFNF*是否为零,若为“0”,说明从机已将数据从74HC646中取走,主机可发送下一数据。 5.2.2 主机读从机过程：(从机写, 主机读) 从机向74HC646写数据,然后通知主机有数据来,主机收到信号后,将数据从74HC646中取走。 ① 从机读取状态位,检测RFNF*位是否为零。 ②若RFNF*=1,从机暂时等待;若RFNF*=0,从机向74HC646写数据,使RFNF*=1,同时使RFNE*=0。 ③ 主机读取状态位,检测RFNE*位是否为零。若RFNE*＝1,主机暂时等待;若RFNE*=0,主机从74HC646读数据,使RFNE*＝1,同时使RFNF*＝0。 ④ 从机再次检测状态位RFNF*是否为零,若为“0”,说明从机已将数据从74HC646中取走,主机可发送下一数据。 6 流程图(检测方式) 采用检测方式的程序流程如图3所示。 图3 采用检测方式的程序流程图 若使用中断方式, 只需对执行过程和流程图稍加修改即可。 |
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