基于双向透明串口扩展技术的多参数监护仪设计方案
串口扩展模块主要由2部分组成：单片机AT89C2051及模拟开关CD4052、双4通道模拟开关。
串口扩展模块拓扑结构图如图2所示，其中虚线框内为串口扩展模块的主要部分。
2 通信协议设计
2.1数据由用户设备发送到HOST端
由于各模块是分时复用的，为了避免用户设备之间发生竞争，需要AT89C2051对4个用户设备通道进行仲裁，本文采用以下方案。
4个用户设备各用一根I/O口线分别与AT89C2051的P1.0～P1.3引脚相连，同时还与一个4输入或非门相连，将某根或某几根I/O口线置高电平并经过该4输入或非门来触发中断，通知AT89C2051有用户设备请求向HOST终端发送数据，同时AT89C2051进行用户设备号查询。AT89C2051收到请求信号后，首先判断 HOST端与其他用户设备之间的数据发送是否结束，若结束，则根据仲裁机制通过与各用户设备相连的P1.4～P1.7引脚置高给出应答响应信号，同时 AT89C2051根据中断查询到的用户设备号对P3.4和P3.5引脚进行设置来控制CD4052模拟开关选通对应通道，用户设备收到应答响应信号后就开始发送数据；若未结束，则屏蔽此次中断，直到数据发送结束才开中断。用户设备数据发送结束时则将通过一个4输入或非门来触发中断，通知AT89C2051此次数据发送结束。在响应数据发送请求时会涉及到多个用户设备请求，从而需要AT89C2051进行仲裁。仲裁机制如下：心电和血氧模块是50 ms定时发送数据，而血压模块需要HOST端发来启动测量命令后才向HOST端发送血压数据，因此需要将血压模块发送数据的请求设置为较高优先级，才能保证血压数据正确及时地发送到HOST端，而心电和血氧模块设置为低优先级轮流发送。
2.2数据由HOST端发送到用户设备
为了使HOST端的数据能够及时准确地发送到各个用户设备，就需要和AT89C2051之间定义好通信协议。其协议如下。
AT89C2051始终监视HOST终端发出的信息，一旦收到HOST终端发出的串口选择命令，如表1所示，立即对P3.4和P3.5引脚进行设置来控制 CD4052模拟开关选通对应通道并控制相应的LED灯以作指示。串口选择后， HOST终端需要根据AT89C2051指令执行和模拟开关切换时间延迟一定时间后再开始向对应用户设备发送数据/命令。HOST端数据发送结束则由接收端的用户设备向AT89C2051发送中断结束信号，其结束处理与数据由用户设备发送到HOST端的结束处理相同。如果同时有用户设备向 AT89C2051请求发送数据到HOST端，则优先响应HOST端的发送数据/命令请求，即HOST端的发送数据/命令请求的优先级最高。
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