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MCS51系列單片機(jī)雙機(jī)并行互連的實(shí)現(xiàn)方法
由于MCS51系列單片機(jī)具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價格低廉等特點(diǎn),因此其應(yīng)用相當(dāng)廣泛。一個MCS51系列的單片機(jī)(如Atmel89cxx)內(nèi)部包含有RAM、FLASH ROM、兩個或者三個16位的定時器/計(jì)數(shù)器、一個通用異步串行通信控制器(UART)等多種資源。但即便如此,在一些相對復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,僅僅一個單片機(jī)資源還是不夠的,因此而常常需要擴(kuò)充I/O接口、定時器/計(jì)數(shù)器、串行通信接口、RAM、ROM等。采用通用的標(biāo)準(zhǔn)器件進(jìn)行擴(kuò)充是通常的做法,但將單片機(jī)本身作為一個通用的擴(kuò)充器件來使用,也不失為一個好的方法。在這種情況下,一個系統(tǒng)中就使用了兩個或兩個以上的單片機(jī),而單片機(jī)之間就要通過互連來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。MCS51系列的單片機(jī)(以下簡稱單片機(jī))都帶有串口,利用串口進(jìn)行互連通信極為方便,其各種連接方式在許多書籍和資料上都有介紹,在此不再重述。但如果系統(tǒng)要求擴(kuò)充的資源是對外連接的串口,或?qū)ο嗷ブg的數(shù)據(jù)傳送有一定的速度要求,則單片機(jī)的串口就不能用作系統(tǒng)內(nèi)兩單片機(jī)的通信接口了。所幸的是,單片機(jī)的并行端口也能相互連接來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。根據(jù)單片機(jī)端口內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),這些端口的端口線可以直接相連,從而使兩單片機(jī)之間并行通信接口的實(shí)現(xiàn)不用另外的硬件電路設(shè)備。基于這種情況,設(shè)計(jì)時,可根據(jù)不同的使用要求,來采用不同的并行連接方法。下面介紹在兩個單片機(jī)之間進(jìn)行三種并行通信接口的實(shí)現(xiàn)方法。
1 單向并行通信接口的實(shí)現(xiàn)
在應(yīng)用中,如果只需一個單片機(jī)向另一個單片機(jī)傳送數(shù)據(jù),則可以采用單向并行通信接口方式,這種方式較為簡單。圖1所示為單向并行通信接口的組成方法。圖中,單片機(jī)A為數(shù)據(jù)發(fā)送方,單片機(jī)B為數(shù)據(jù)接收方,8位端口可以是P0~3的任何一個。數(shù)據(jù)傳送的流程是:單片機(jī)A將數(shù)據(jù)送到端口后,通過STB信號中斷單片機(jī)B,單片機(jī)B進(jìn)入中斷并從端口讀取數(shù)據(jù),讀完后,利用BUSY信號進(jìn)行應(yīng)答,單片機(jī)A在檢查到端口線CHK上的應(yīng)答信號后,就可以發(fā)送下一個數(shù)據(jù)了。以上是采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的具體方法。當(dāng)然,單片機(jī)B也可以采用查詢方式接收數(shù)據(jù)。利用單向并行通信接口方法的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用單片機(jī)的資源來擴(kuò)充整個系統(tǒng)的串行通信接口、并行接口、定時器等部件。
2 主從并行通信接口的實(shí)現(xiàn)
主從并行通信接口的特點(diǎn)是兩單片機(jī)之間能夠通過并行通信接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到對方,但這種方法必須有一個單片機(jī)處在主機(jī)狀態(tài),另一個單片機(jī)處在從機(jī)狀態(tài)。圖2為主從并行通信接口原理圖。單片機(jī)A是主機(jī),單片機(jī)B是從機(jī),該接口使用了一個8位端口(如P0或P1)和4根控制信號線。
在主從工作方式下,該接口的工作方式有主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收和主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送等兩種情況。
2.1 主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收方式的主機(jī)工作流程
主發(fā)從收方式的工作流程如下:
(1)主機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)傳送方法控制位DIR為0,以表示主機(jī)有數(shù)據(jù)發(fā)送到從機(jī);
(2)主機(jī)在STB端口產(chǎn)生一個負(fù)脈沖,以使從機(jī)進(jìn)入中斷,并準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù);
(3)主機(jī)將數(shù)據(jù)送8位數(shù)據(jù)端口,再設(shè)定ACK信號表示數(shù)據(jù)有效;
(4)主機(jī)檢查CHK端口,等待從機(jī)從8位端口取走數(shù)據(jù);
(5)數(shù)據(jù)發(fā)送完成返回。
2.2 主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送時的主機(jī)工作流程
主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送方式時的工作流程如下:
(1)主機(jī)設(shè)置數(shù)據(jù)傳送方向控制位DIR為1,以表示主機(jī)將從從機(jī)讀取數(shù)據(jù);
(2)主機(jī)在STB端口產(chǎn)生一個負(fù)脈沖,以使從機(jī)進(jìn)入中斷,并準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù);
(3)主機(jī)查詢CHK端口,等待從機(jī)將數(shù)據(jù)送到8位端口上;
(4)主機(jī)從8位端口上讀取數(shù)據(jù),再設(shè)定ACK信號以表示數(shù)據(jù)已被讀;
(5)數(shù)據(jù)接收完成返回。
2.3 從機(jī)工作流程
在主從并行通信接口工作方式下,無論從機(jī)是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù),都是在中斷(也可以是查詢方式)方式下進(jìn)行的,從機(jī)的工作流程如下:
(1)進(jìn)入中斷服務(wù)程序;
(2)檢查數(shù)據(jù)傳送的方向;
(3)如果DIR為0,則等待CHK信號有效,再從8位端讀取數(shù)據(jù),讀完后設(shè)定ACK信號有效;
(4)如果DIR為1,從機(jī)將數(shù)據(jù)送到8位端上,再設(shè)定ACK為有效,并等待主機(jī)取走數(shù)據(jù)(即CHK信號有效);
(5)退出中斷服務(wù)程序。
3 無主從雙向并行通信接口的實(shí)現(xiàn)
無主從雙向并行通信接口的特點(diǎn)是兩個單片機(jī)處在平等的地位,兩個單片機(jī)均可隨時提出申請,向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù),當(dāng)然也可通過簡單的接口協(xié)議從對方讀取數(shù)據(jù)。這種情況下,就有可能出現(xiàn)兩個單片機(jī)同時提出使用8位端口的申請而發(fā)生沖突,從而影響雙方數(shù)據(jù)的傳送。要解決這個問題,就要求每一方必須在數(shù)據(jù)傳送之前進(jìn)行檢查,以判斷8位端口是否被對方所使用,從而避免沖突的發(fā)生。圖3是無從雙向并行通信接口的原理圖。該接口中采用了5根控制信號線,其中CHK/ACK控制信號線,其中CHK/ACK控制信號線的功能可以復(fù)用。8位端口可以是P0、P1或其它8位I/O口。
在無主從雙向并行通信接口中,由于單片機(jī)A與單片機(jī)B沒有主從關(guān)系而處在平等位置,所以單片機(jī)B與單片機(jī)A的數(shù)據(jù)接收發(fā)送流程完全相同。這里只說明單片機(jī)A的數(shù)據(jù)接收發(fā)送流程。
3.1 數(shù)據(jù)發(fā)送流程
下面給出單片機(jī)A的數(shù)據(jù)發(fā)送流程:
(1)檢查CHKREQ,判斷單片機(jī)B是否提出了數(shù)據(jù)傳送申請;
(2)如果單片機(jī)B提出了申請,則轉(zhuǎn)a繼續(xù)等待;否則,單片機(jī)A提出申請,將REQ置為有效;
(3)再次檢查CHKREQ,判斷單片機(jī)B是否同
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