51系列单片机双CPU系统通信方法
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:316
| 引 言 本文介绍一种新颖的方法来实现51系列单片机双cpu系统。该方法灵活地运用了51单片机的id工作方式，使没有hold功能的51单片机能够直接通过片外ram进行数据通信。不但硬件和软件的实现都比较简单，数据传输速度快，而且不涉及高成本特殊器件。对一般51单片机系统的设计有一定的参考意义。 1 实现双处理器的一般方法 ① 使用双口ram。这种方法方便地实现了cpu之间的通信，在选择cpu接口时具有较大的灵活性；但这种方法会增加电路设计的难度和成本。 ② 利用i/o口进行并行通信。这种方法既要用i/o口传送数据，又要用i/o口来进行传送的控制，因此占用较多的i/o口；而且控制过程涉及进行通信的两个cpu，软件设计比较复杂。 ③ 利用串口进行通信。使用uart或i2c总线来联系cpu也是常用的方法。这种方法实现简单，只是传输速度较慢。 ④共享内存。共享内存实际上又有两种不同实现。第一种如lon网络的neuron节点芯片，利用不同时序实现共享内存。这种方法必须制成专用芯片，把cpu和ram封装在一起，一般情况下实现困难。第二种如96系列单片机，使用hold线先挂起其中一单片机的总线，以使用其内存。这种方法简单而且传输速度快，在具有hold功能的cpu系统中经常使用这种方法实现双cpu。 2 使用共享内存法实现双cpu通信 由于51单片机没有hold功能，一般不能使用共享内存法实现双cpu通信。这里介绍一种方法，使一般51单片机能够用共享内存实现双cpu通信。该方法电路简单，软硬件实现容易；数据传输速度快，而且占用系统资源少（不使用i/o口传递数据，而用一部分地址空间作为数据传送的媒体），能充分发挥双cpu的作用。下面具体介绍这种方法。2.1 基本设计方案 首先，甲机划出一部分片外ram的地址空间作为数据传输的专门通道（一般可用高端地址空间）；同时，把这个地址空间映射到接收数据的乙机端的相同大小片外ram地址空间（乙机端可以直接访问到）。两边需要传递数据时，甲机就直接向这个地址读写数据。读写数据之前，两边要先联络，做好数据传输前的准备。 两边数据线要用开关门电路隔开，可以用三态门。地址线也按照设计者的安排，甲机端经过开关门电路直接映射到乙机端特定片外ram地址。因为甲机要在乙机这边读写数据，所以甲机对片外ram的读写选通信号也要经过开关接到乙机读写端。发送数据前，要打开这些开关门电路。这样，甲机就可以在乙机的片外ram中读写数据了。 最后，还有一个重要工作。两边的cpu有自己独立的工作，彼此独立地在自己的数据线和地址线运行程序，要共用乙机的ram来实现通信就必须在传送通信数据期间让乙机交出总线控制权，而51单片机又不具备96单片机的hold功能，怎样才能让乙机交出总线控制权？这里要用其它方法。51系列单片机本身有id工作方式（空闲状态），id方式可以用中断唤醒。我们可以利用id工作方式让乙机暂停工作，从而让甲机cpu在乙机这边存取数据。 | |||
| 2.2 具体实现方法 | |||
| 图1是两个51单片机组成的双机系统。我们把左边甲机的普通片外ram地址寻址空间分为0000h~7fffh和8000h~0ffffh两个不同的区域。其中，0000h~7fffh可作为普通片外ram空间，8000h~0ffffh可作为数据传输通道。在这里，我们把8000h~803fh的片外ram寻址空间映射到右端乙机的0000h~003fh的地址空间。（其实甲机8000h以上的任意地址都会映射到相应的乙机0000h ~003fh空间。这里为简单起见，只用甲机的最高位地址线直接线选，并约定甲机的通信数据都往8000h~803fh中写。）因此，甲机端的低六位地址线通过74als373接到乙机端的低六位地址线。同时，读写控制线也接过来。两边的数据线通过74als245接起来以进行双向数据传输。不传数据时，乙机的p1.7为高电平，74als373处于高阻态，74als245也因为没有被甲机的地址线选通而呈高阻态，两边的cpu可以在自己的空间运行程序，保持相对独立。甲单片机p1.0接到乙机的int0脚，可通知乙单片机做传输数据的相应处理，同时可以通过中断来唤醒处于id状态的乙机。传数据时，乙机的p1.7为低电平，打开74als373，同时乙机的p1.7还接到甲机的int0口，以通知甲机可以开始送数或取数。甲机最高位地址线a15作为数据选通信号，使甲机端可以读写乙机端0000h~003fh地址空间ram中的数据。数据传送方向由乙机的p1.6脚进行控制。 甲机要把数据传到乙机时，先通过p1.0输出一个下降沿脉冲到乙机的int0口通知乙单片机，乙机中断服务程序判断是甲机要送数据过来，用指令 mov dptr, #003fh mov a, #0ffh movx @dptr 0ffh 把地址线置为003fh，p0口置为ffh。为什么要做这个工作呢？因为乙机把地址线置为003fh后，进入id状态，地址线会保持这种状态，甲机就可以控制乙机的低六位地址线；同时乙机的高十位地址线保持为"0"，这样就确保了甲机的
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