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采用軟件模擬SPI總線實現(xiàn)雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計

電子設(shè)計 ? 來源:科技創(chuàng)業(yè)家 ? 作者:崔興 ? 2020-02-04 08:04 ? 次閱讀
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我們在對雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計的過程中,人們?yōu)榱耸蛊鋽?shù)據(jù)信息傳輸能力得到有效的提高,人們就采用軟件模擬SPI總線來對其進(jìn)行處理,這樣不僅使得通過系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步的優(yōu)化,還很好的滿足了單片機運行的相關(guān)要求,使其通信系統(tǒng)的通信能力很好的提升。本文通過對數(shù)據(jù)通信模塊的雙單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行簡要的介紹,討論了雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容,以供參考。

雙單片機SPI總線數(shù)據(jù)通信設(shè)計分析

在當(dāng)前我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中,人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)工業(yè)的信息化生產(chǎn),就將計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用到其中才,使其生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到有效的提高。但是,由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境十分的惡劣,這就使得計算機系統(tǒng)在運行的過程中,自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性存在著一定的問題,進(jìn)而導(dǎo)致通信信息在傳遞時,出現(xiàn)信號中斷的情況。因此為了使得計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信能力得到很好的提升,就通過對雙單片機的數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計,來對其進(jìn)行相應(yīng)的處理,從而保障信息數(shù)據(jù)的正常輸送,以確保工藝生產(chǎn)的正常運行。

1、 數(shù)據(jù)通信模塊的雙單片機結(jié)構(gòu)和工作原理

目前我們在對數(shù)據(jù)通信模塊處理的過程中,通常都是采用RS485總線技術(shù)來對其進(jìn)行處理的,從而對相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,以確保整個通信系統(tǒng)的正常使用,但是隨著時代的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)單片機的工作性能已經(jīng)無法滿足信息通信的相關(guān)要求,我們就對其數(shù)據(jù)通信模塊進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化處理,因此就采用雙單片機結(jié)構(gòu),來對其工作性能進(jìn)行有效,在利用軟件模擬SPI總線,來對其進(jìn)行處理,從而使得整個通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到有效的保障。

在雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計的過程中,其雙單片機結(jié)構(gòu)主要是有兩個不同的CPU系統(tǒng)組成的,它首先是利用一個CPU系統(tǒng)通過RS485總線技術(shù)來對相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,再在軟件模擬SPI總線技術(shù)的基礎(chǔ)之上,將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)傳遞到另一個CPU系統(tǒng)上。在整個雙單片機結(jié)構(gòu)允許的過程中,人們主要是以第二個CPU系統(tǒng)模塊為主要的核心內(nèi)容,從而對所接受到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。這樣不僅使得信息通信的效果得到很好的改善,還有利于人們對相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集,從而使得整個生產(chǎn)工作的效率和質(zhì)量得到有效的提升。而且隨著時代的不斷進(jìn)步,人們在也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到了其中,這就使得整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能得到很好的提升,這也為我國通信行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2、 SPI總線技術(shù)的概述

SPI是一種同步高效的通信總線系統(tǒng),其中它的芯片管腳上中采用四根線路來對其進(jìn)行相應(yīng)的通信處理,這樣不僅節(jié)省了PCB系統(tǒng)的空間布局,給數(shù)據(jù)通信信息傳播帶來了極大的便利,還滿足了當(dāng)前我國通信行業(yè)發(fā)展的相關(guān)要求。其實,SPI總線技術(shù)的通信原理十分的簡單,它主要是由主設(shè)備和多個從設(shè)備組成的,我們就通過相關(guān)的線路結(jié)構(gòu),來完成設(shè)備信息的輸送,從而使得整個計算機系統(tǒng)的通信能力得到有效的提升。不過,我們在對SCK信號進(jìn)行處理的過程中,其信號線主要是由主設(shè)備控制的,從設(shè)備在其中只能起到一個輔助的作用,這樣就使得主控設(shè)備,可以對所用的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理,以確保信息數(shù)據(jù)的正常輸送。

采用軟件模擬SPI總線實現(xiàn)雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計

3 、基于雙單片機的數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容

為了提高測控系統(tǒng)對多個事件的響應(yīng)速度和控制能力,經(jīng)常需要多個單片機來分工協(xié)調(diào)工作,這就要求各個單片機在完成自己任務(wù)的同時,還要同其他單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。由單片機構(gòu)成的雙CPU系統(tǒng)中,兩單片機間的數(shù)據(jù)傳輸通常是采用并行口進(jìn)行并行通信或利用串口、串行總線(SPI,I2C等)進(jìn)行串行通信,還有通過共享I/O接口芯片、共享存儲器(RAM)等方式通信。若利用兩單片機的串口進(jìn)行串行通信,則必須保證二者的串口都可用,而51系列單片機只有1個串口,如果系統(tǒng)還要與其他外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,則串口被占用,此時要實現(xiàn)兩單片機間的通信就得考慮其他的方法;若采用并行通信方式,則至少需要8根并行數(shù)據(jù)線、2根控制信號線(對于雙機單向并行通信),如果是雙向并行通信,則需要的控制信號線就會更多,這就對單片機的可用I/O口線提出了要求,而且并行通信要求兩CPU的時鐘同步,硬件設(shè)計相對復(fù)雜;若采用共享I/O接口芯片或共享存儲器方式通信,則需增加外圍接口芯片,使得硬件結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。

其中,單片機89C2051(A)的串口(RXD和TXD)與RS485總線接口,用來接收本站多個數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù);89C2051(B)的串口與Modem芯片接口,用來接收下線車站數(shù)據(jù)和向上線車站發(fā)送數(shù)據(jù)。

此外,89C2051(B)通過P1口的2根口線(P1.7和P1.6)與I2C總線(SCL和SDA)接口的芯片CAT1161構(gòu)成看門狗電路,兩CPU的復(fù)位端RST接在一起,使得他們可以同時復(fù)位;兩CPU各通過P1口的一根口線外接一個發(fā)光二極管,指示該CPU是否正常工作,若正常工作,則程序間隔地給這根口線高、低電平,使發(fā)光二極管處于閃爍狀態(tài),以便程序調(diào)試。因此,串口已不能用于兩單片機間的數(shù)據(jù)傳輸,又由于本系統(tǒng)對二者之間的通信速度要求不太高,所以簡單有效的方法是通過模擬串口來實現(xiàn)兩單片機間的通信。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)模擬SPI串行總線是實現(xiàn)雙CPU之間數(shù)據(jù)通信的一種行之有效的方法,SPI總線只需要片選、串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出4根線就可以完成兩CPU間的數(shù)據(jù)交換,因此采用SPI總線接口可以節(jié)省I/O口線和系統(tǒng)資源、簡化電路設(shè)計、提高系統(tǒng)的可靠性。由于AT89C2051單片機不帶SPI串行總線接口,所以要用軟件來模擬SPI的操作。

在實際應(yīng)用中,對于不同的SPI接口芯片,他們的工作時序不同。本模塊采用時序進(jìn)行軟件模擬SPI的操作,即在時鐘信號的上升沿輸入(接收)數(shù)據(jù),下降沿輸出(發(fā)送)數(shù)據(jù)。其中,Din和Dout分別用于串行數(shù)據(jù)輸入和輸出,片選線CS用于控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和結(jié)束,時鐘線CLK用于同步主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。

4、 結(jié)束語

總而言之,在信息數(shù)據(jù)傳播的過程中,人們?yōu)榱吮U蠑?shù)據(jù)通信系統(tǒng)的工作性能,就將一些新型的通信技術(shù)應(yīng)用到其專用,從而實現(xiàn)雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計,以確保信息數(shù)據(jù)傳遞的有效性和穩(wěn)定性。其中SPI總線的應(yīng)用,不但使得數(shù)據(jù)通信的效果得到很好的改善,還簡化了整個通信系統(tǒng)的電流結(jié)構(gòu),使得雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計的可靠性得到有效的提高。而且隨著社會的不斷發(fā)展,人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到其中,有效的促進(jìn)了我國通信行業(yè)的發(fā)展,使其通信性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

責(zé)任編輯:gt


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