深圳pcb抄板单片机的多机并行通讯系统的设计

    本文介绍的单片机多机并行通讯系统，使用89C51作为主机，多片89C2051作为从机。（89C2051为20脚300MIL封装，带有2K FLASH E2PROM的单片机，除了少了两个并口外，具备MCS-51系列单片机所有功能。

    因为其体积小，功能强，必将在单片机应用领域内广泛使用）。这种并行通讯方法适用于在多站点，多层次的检测和控制系统中充当通信控制器的角色；也适合于用作单片机串行口扩充电路。

    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。

    图1　芯片的逻辑图及四种工作状态

    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，pcb抄板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。

    图2　单片机并行通信原理框图

    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

    5.2　通讯协议的执行过程

    下面以检测方式为例说明通讯协议的执行过程。

    5.2.1　主机向从机写数过程：（主机写， 从机读）

    主机向74HC646写数据，然后通知从机有数据来，从机从74HC646中读取数据。

    ① 主机读取状态位，检测TFNF*位是否为零。②若TFNF*=1，电路板克隆主机暂时等待；若TFNF*=0，主机向74HC646写数据，使TFNF*=1，同时使TFNE*=0。③ 从机读取状态位，检测TFNE*位是否为零。若TFNE*=1，从机暂时等待；若TFNE*=0，从机从74HC646读数据，使TFNE*=1，同时使TFNF*=0。④ 主机再次检测状态位TFNF*是否为零，若为“0”，说明从机已将数据从74HC646中取走，主机可发送下一数据。