采用单片机的多机并行通讯系统方案设计
2 三态总线缓冲寄存器74HC646
在单片机构成的多机并行通讯系统中,总线上的信息交换一般采用PIO(并行接口)和双端口寄存器等方法,并辅助以总线仲裁电路。通常使用的并行接口芯片有8155,8255等。本文介绍一种简单的并行接口电路,它既能取代8255等芯片,还能使电路结构更加简单和紧凑。该电路由一片74HC74和一片74HC646(300MIL窄封装)构成。
74HC646是三态总线缓冲寄存器,其实也是一个双端口共享存储器,只是共享存储区很小的,仅有一个数据输入寄存器与一个数据输出寄存器,用它作为单字节通信数据的临时中转站,每传送一个字节,主从机间握手一次,把数据取走后再继续下一字节的通信。74HC646可以将两条总线的数据分别锁存,再由芯片内部总线进行数据交换。
74HC646具有四种工作状态,利用对这四种工作状态的控制,可以实现多个单片机利用数据口进行数据交换,省下其余口线做其他的工作,如驱动LED,控制开关等。
74HC646芯片的逻辑图及四种工作状态如图1所示。
3 单片机并行通信原理
74HC646对数据进行的锁存只为完成数据交换作了信息准备工作,单片机多机之间通讯的实现还必须具备通讯联络手段,以使单片机了解总线上的工作状态,避免发生总线冲突。这里采用四线握手联络:两条由发送方送接收方,通知接收方数据已经准备好(如图2中的TFNE*,RFNE*);两条由接收方送发送方,通知发送方数据已经收到(如图2中的TFNF*,RFNF*)通信联络信号是由74HC74电路产生。单片机并行通信原理框图如图2所示。
4 多机并行通信协议
上面的并行通讯的单片机没有封锁电路以防止主从机向74HC646同时写数或同时读数,因此各单机在双向传输时,必须根据状态信息来控制自己的下一步操作,即进行联络,通过软件、硬件通讯协议配合才能避免造成错误,保证对74HC646不会造成竞争冲突。因此,除了上面所讲的联络电路之外,在编制软件时,还必须遵从以下协议:
主机向74HC646发送数据时,必须保证74HC646接收寄存器为空。
主机与从机间的数据传输要通过74HC646,协议不允许双方同时对74HC646进行操作,必须根据状态信息来控制自己的操作。
5 通讯协议的格式与执行过程
5.1 信息格式
在并行通讯的异步通信传输时,也同样存在帧的类型及格式问题,可以采用串行通讯类似的帧格式:
特征字
长度
数据1
数据2
...
校验码
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