| 摘 要 單片機多機通訊一般采用串行總線方式,但在通訊距離短,通訊數(shù)據(jù)量大,通訊速率高的場合也會用到多機并行通訊。本文介紹一種采用簡單邏輯電路實現(xiàn)單片機多機并行通訊的方法。 關(guān)鍵詞 并行通訊,三態(tài)緩沖寄存器,雙端口存儲器,總線隔離 1 簡介 本文介紹的單片機多機并行通訊系統(tǒng),使用89C51作為主機,多片89C2051作為從機。（89C2051為20腳300MIL封裝,帶有2K FLASH E2PROM的單片機,除了少了兩個并口外,具備MCS-51系列單片機所有功能。因為其體積小,功能強,必將在單片機應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用）。這種并行通訊方法適用于在多站點,多層次的檢測和控制系統(tǒng)中充當(dāng)通信控制器的角色;也適合于用作單片機串行口擴充電路。   圖1 芯片的邏輯圖及四種工作狀態(tài)  圖2 單片機并行通信原理框圖 2 三態(tài)總線緩沖寄存器74HC646 在單片機構(gòu)成的多機并行通訊系統(tǒng)中,總線上的信息交換一般采用PIO（并行接口）和雙端口寄存器等方法,并輔助以總線仲裁電路。通常使用的并行接口芯片有8155,8255等。本文介紹一種簡單的并行接口電路,它既能取代8255等芯片,還能使電路結(jié)構(gòu)更加簡單和緊湊。該電路由一片74HC74和一片74HC646（300MIL窄封裝）構(gòu)成。 74HC646是三態(tài)總線緩沖寄存器,其實也是一個雙端口共享存儲器,只是共享存儲區(qū)很小的,僅有一個數(shù)據(jù)輸入寄存器與一個數(shù)據(jù)輸出寄存器,用它作為單字節(jié)通信數(shù)據(jù)的臨時中轉(zhuǎn)站,每傳送一個字節(jié),主從機間握手一次,把數(shù)據(jù)取走后再繼續(xù)下一字節(jié)的通信。74HC646可以將兩條總線的數(shù)據(jù)分別鎖存,再由芯片內(nèi)部總線進行數(shù)據(jù)交換。74HC646具有四種工作狀態(tài),利用對這四種工作狀態(tài)的控制,可以實現(xiàn)多個單片機利用數(shù)據(jù)口進行數(shù)據(jù)交換,省下其余口線做其他的工作,如驅(qū)動LED,控制開關(guān)等。74HC646芯片的邏輯圖及四種工作狀態(tài)如圖1所示。 3 單片機并行通信原理 74HC646對數(shù)據(jù)進行的鎖存只為完成數(shù)據(jù)交換作了信息準(zhǔn)備工作,單片機多機之間通訊的實現(xiàn)還必須具備通訊聯(lián)絡(luò)手段,以使單片機了解總線上的工作狀態(tài),避免發(fā)生總線沖突。這里采用四線握手聯(lián)絡(luò)：兩條由發(fā)送方送接收方,通知接收方數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好（如圖2中的TFNE*,RFNE*）;兩條由接收方送發(fā)送方,通知發(fā)送方數(shù)據(jù)已經(jīng)收到（如圖2中的TFNF*,RFNF*）通信聯(lián)絡(luò)信號是由74HC74電路產(chǎn)生。單片機并行通信原理框圖如圖2所示。 4 多機并行通信協(xié)議 上面的并行通訊的單片機沒有封鎖電路以防止主從機向74HC646同時寫數(shù)或同時讀數(shù),因此各單機在雙向傳輸時,必須根據(jù)狀態(tài)信息來控制自己的下一步操作,即進行聯(lián)絡(luò),通過軟件、硬件通訊協(xié)議配合才能避免造成錯誤,保證對74HC646不會造成競爭沖突。因此,除了上面所講的聯(lián)絡(luò)電路之外,在編制軟件時,還必須遵從以下協(xié)議： . 主機向74HC646發(fā)送數(shù)據(jù)時,必須保證74HC646接收寄存器為空。 . 主機與從機間的數(shù)據(jù)傳輸要通過74HC646,協(xié)議不允許雙方同時對74HC646進行操作,必須根據(jù)狀態(tài)信息來控制自己的操作。 5 通訊協(xié)議的格式與執(zhí)行過程 5.1 信息格式 在并行通訊的異步通信傳輸時,也同樣存在幀的類型及格式問題,可以采用串行通訊類似的幀格式： 特征字
長度
數(shù)據(jù)1
數(shù)據(jù)2
...
校驗碼 5.2 通訊協(xié)議的執(zhí)行過程 下面以檢測方式為例說明通訊協(xié)議的執(zhí)行過程。 5.2.1 主機向從機寫數(shù)過程：(主機寫, 從機讀) 主機向74HC646寫數(shù)據(jù),然后通知從機有數(shù)據(jù)來,從機從74HC646中讀取數(shù)據(jù)。 ① 主機讀取狀態(tài)位,檢測TFNF*位是否為零。 ②若TFNF*＝1,主機暫時等待;若TFNF*＝0,主機向74HC646寫數(shù)據(jù),使TFNF*＝1,同時使TFNE*＝0。 �、� 從機讀取狀態(tài)位,檢測TFNE*位是否為零。若TFNE*＝1,從機暫時等待;若TFNE*＝0,從機從74HC646讀數(shù)據(jù),使TFNE*＝1,同時使TFNF*＝0。 �、� 主機再次檢測狀態(tài)位TFNF*是否為零,若為“0”,說明從機已將數(shù)據(jù)從74HC646中取走,主機可發(fā)送下一數(shù)據(jù)。 5.2.2 主機讀從機過程：(從機寫, 主機讀) 從機向74HC646寫數(shù)據(jù),然后通知主機有數(shù)據(jù)來,主機收到信號后,將數(shù)據(jù)從74HC646中取走。 ① 從機讀取狀態(tài)位,檢測RFNF*位是否為零。 �、谌鬜FNF*=1,從機暫時等待;若RFNF*=0,從機向74HC646寫數(shù)據(jù),使RFNF*=1,同時使RFNE*=0。 ③ 主機讀取狀態(tài)位,檢測RFNE*位是否為零。若RFNE*＝1,主機暫時等待;若RFNE*=0,主機從74HC646讀數(shù)據(jù),使RFNE*＝1,同時使RFNF*＝0。 �、� 從機再次檢測狀態(tài)位RFNF*是否為零,若為“0”,說明從機已將數(shù)據(jù)從74HC646中取走,主機可發(fā)送下一數(shù)據(jù)。 6 流程圖(檢測方式) 采用檢測方式的程序流程如圖3所示。  圖3 采用檢測方式的程序流程圖 若使用中斷方式, 只需對執(zhí)行過程和流程圖稍加修改即可。 |
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