基于共享存储器的多处理机并行快速通信

摘要：本文提出了当多处理机系统工作时，为了实现快速有效的通信，采用使多处理器共享存储嚣方案。IDT7134双口RAM是本方案选择的共享存储器。针对该方案，本文给出了接口电路的硬件设计和软件设计。在接口电路设计中，重点介绍了IDT7134和CPU的连接；在软件设计当中，重点介绍了如何处理地址争用，通过设置一些标志位来使多处理机在访问共享存储器的同一地址时避免冲突，从而有效地实现了数据的高速传输。本方案经理论和实践证明是可行并有效的。
关键词：双口RAM；高速并行通信；IDT7134；STC89C54

随着信息技术的发展，消费电子产品、工业仪表等电子设备对信息处理速度要求的增高，在多CPU系统当中，往往有大量的数据需要交换。通常情况下，CPU之间进行数据交换的方式有3种：串行口数据交换、I／O口数据交换和共享存储器数据交换。串行口数据交换方式是指利用CPU本身提供的串行口或在CPU芯片基础上用软硬件开发一个串行口实现双CPU数据交换，该方式实现起来相对简单，适用于两个CPU数据交换信息量不是很大，且实时性要求不高的场合。I／O口数据交换方式是指在双CPU之间增加缓冲器或锁存器实现数据交换目的，但这种方式下的数据交换信息量受到很大限制，速度也不高，适用于交换信息量很小且实时性要求不高的场合。共享存储器数据交换方式可分为两种：一种是两个CPU中的一个CPU提供直接存储器存取(DirectMemory Access，DMA)功能；另一种采用双口RAM来实现。前者两片CPU不能同时访问共享存储器，虽然数据交换信息量大，但设计复杂、编程难度大；后者可同时访问共享存储器，数据传输量大、传输速度快、接口电路简单、软件编程容易。鉴于此，本文采用双口RAM IDT7134来实现高速并行通信，多处理机选择8051系列STC89C54的8位单片机，共两片，来实现双机通信。

1 器件介绍
1．1 STC89C54单片机简介
STC89C54RD+系列单片机是中国宏晶科技公司生产的8位的51单片机系列，具有低功耗，高速，抗静电，抗干扰，ISP／IAP在系统可编程／在应用可编程，无需编程器／仿真器等等特点。STC89C54的在线编程电路如图1所示。

STC89C54工作电压是5 V。工作频率可高达80 MHz。在本设计系统中选定晶振频率为22．1184 MHz。Flash程序存储器字节是16 K。RAM数据存储器字节是1 280。EEPROM字节是16 K。有2个串口UART，8个中断源，3个16位的定时器，比以前的51单片机多了4个I／O口。
STC89C54可以使用汇编语言进行设计，也可以使用Keil C语言设计，读者可以根据需要灵活使用，本文使用的是Keil C语言，调试编译成功后用STC_ISP．exe工具将生成的2进制代码或16进制代码下载到STC单片机中。
1．2 IDT7134双口RAM
IDT7134是美国IDT公司生产的4 Kx8的4 K字节(4 Kx8位)存储容量的高速静态随机存取双口寄存器(DPSRAM)(COMS)。功耗较低：工作状态下700 mW，待机状态下1～5mW。双口RAM的每一个端口具有独立的I／O口线，地址和控制信号线，可以同时对存储器的任何地址进行操作。原理框图如图2所示。