基于雙單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)方案

導(dǎo)讀：本文通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)通信模塊的雙單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，討論了雙單片機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，以供參考。

在信息數(shù)據(jù)傳播的過(guò)程中，人們?yōu)榱吮Ｕ蠑?shù)據(jù)通信系統(tǒng)的工作性能，就將一些新型的通信技術(shù)應(yīng)用到其專用，從而實(shí)現(xiàn)雙單片機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計(jì)，以確保信息數(shù)據(jù)傳遞的有效性和穩(wěn)定性。其中SPI總線的應(yīng)用，不但使得數(shù)據(jù)通信的效果得到很好的改善，還簡(jiǎn)化了整個(gè)通信系統(tǒng)的電流結(jié)構(gòu)，使得雙單片機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)的可靠性得到有效的提高。而且隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到其中，有效的促進(jìn)了我國(guó)通信行業(yè)的發(fā)展，使其通信性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

雙單片機(jī)SPI總線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)分析

在當(dāng)前我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)工業(yè)的信息化生產(chǎn)，就將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用到其中才，使其生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到有效的提高。但是，由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境十分的惡劣，這就使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性存在著一定的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致通信信息在傳遞時(shí)，出現(xiàn)信號(hào)中斷的情況。因此為了使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信能力得到很好的提升，就通過(guò)對(duì)雙單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計(jì)，來(lái)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而保障信息數(shù)據(jù)的正常輸送，以確保工藝生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

1 數(shù)據(jù)通信模塊的雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

目前我們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)通信模塊處理的過(guò)程中，通常都是采用RS485總線技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理的，從而對(duì)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，以確保整個(gè)通信系統(tǒng)的正常使用，但是隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)單片機(jī)的工作性能已經(jīng)無(wú)法滿足信息通信的相關(guān)要求，我們就對(duì)其數(shù)據(jù)通信模塊進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化處理，因此就采用雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，來(lái)對(duì)其工作性能進(jìn)行有效，在利用軟件模擬SPI總線，來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，從而使得整個(gè)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到有效的保障。

在雙單片機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)主要是有兩個(gè)不同的CPU系統(tǒng)組成的，它首先是利用一個(gè)CPU系統(tǒng)通過(guò)RS485總線技術(shù)來(lái)對(duì)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再在軟件模擬SPI總線技術(shù)的基礎(chǔ)之上，將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)傳遞到另一個(gè)CPU系統(tǒng)上。在整個(gè)雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)允許的過(guò)程中，人們主要是以第二個(gè)CPU系統(tǒng)模塊為主要的核心內(nèi)容，從而對(duì)所接受到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。這樣不僅使得信息通信的效果得到很好的改善，還有利于人們對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集，從而使得整個(gè)生產(chǎn)工作的效率和質(zhì)量得到有效的提升。而且隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們?cè)谝矊⒃S多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到了其中，這就使得整個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能得到很好的提升，這也為我國(guó)通信行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2 SPI總線技術(shù)的概述

SPI是一種同步高效的通信總線系統(tǒng)，其中它的芯片管腳上中采用四根線路來(lái)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的通信處理，這樣不僅節(jié)省了PCB系統(tǒng)的空間布局，給數(shù)據(jù)通信信息傳播帶來(lái)了極大的便利，還滿足了當(dāng)前我國(guó)通信行業(yè)發(fā)展的相關(guān)要求。其實(shí)，SPI總線技術(shù)的通信原理十分的簡(jiǎn)單，它主要是由主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備組成的，我們就通過(guò)相關(guān)的線路結(jié)構(gòu)，來(lái)完成設(shè)備信息的輸送，從而使得整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信能力得到有效的提升。不過(guò)，我們?cè)趯?duì)SCK信號(hào)進(jìn)行處理的過(guò)程中，其信號(hào)線主要是由主設(shè)備控制的，從設(shè)備在其中只能起到一個(gè)輔助的作用，這樣就使得主控設(shè)備，可以對(duì)所用的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，以確保信息數(shù)據(jù)的正常輸送。

3 基于雙單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容

為了提高測(cè)控系統(tǒng)對(duì)多個(gè)事件的響應(yīng)速度和控制能力，經(jīng)常需要多個(gè)單片機(jī)來(lái)分工協(xié)調(diào)工作，這就要求各個(gè)單片機(jī)在完成自己任務(wù)的同時(shí)，還要同其他單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。由單片機(jī)構(gòu)成的雙CPU系統(tǒng)中，兩單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸通常是采用并行口進(jìn)行并行通信或利用串口、串行總線(SPI,I2C等)進(jìn)行串行通信，還有通過(guò)共享I/O接口芯片、共享存儲(chǔ)器(RAM)等方式通信。若利用兩單片機(jī)的串口進(jìn)行串行通信，則必須保證二者的串口都可用，而51系列單片機(jī)只有1個(gè)串口，如果系統(tǒng)還要與其他外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，則串口被占用，此時(shí)要實(shí)現(xiàn)兩單片機(jī)間的通信就得考慮其他的方法;若采用并行通信方式，則至少需要8根并行數(shù)據(jù)線、2根控制信號(hào)線(對(duì)于雙機(jī)單向并行通信)，如果是雙向并行通信，則需要的控制信號(hào)線就會(huì)更多，這就對(duì)單片機(jī)的可用I/O口線提出了要求，而且并行通信要求兩CPU的時(shí)鐘同步，硬件設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜;若采用共享I/O接口芯片或共享存儲(chǔ)器方式通信，則需增加外圍接口芯片，使得硬件結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。

其中，單片機(jī)89C2051(A)的串口(RXD和TXD)與RS485總線接口，用來(lái)接收本站多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù);89C2051(B)的串口與Modem芯片接口，用來(lái)接收下線車站數(shù)據(jù)和向上線車站發(fā)送數(shù)據(jù)。

此外，89C2051(B)通過(guò)P1口的2根口線(P1.7和P1.6)與I2C總線(SCL和SDA)接口的芯片CAT1161構(gòu)成看門狗電路，兩CPU的復(fù)位端RST接在一起，使得他們可以同時(shí)復(fù)位;兩CPU各通過(guò)P1口的一根口線外接一個(gè)發(fā)光二極管，指示該CPU是否正常工作，若正常工作，則程序間隔地給這根口線高、低電平，使發(fā)光二極管處于閃爍狀態(tài)，以便程序調(diào)試。因此，串口已不能用于兩單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，又由于本系統(tǒng)對(duì)二者之間的通信速度要求不太高，所以簡(jiǎn)單有效的方法是通過(guò)模擬串口來(lái)實(shí)現(xiàn)兩單片機(jī)間的通信。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模擬SPI串行總線是實(shí)現(xiàn)雙CPU之間數(shù)據(jù)通信的一種行之有效的方法，SPI總線只需要片選、串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出4根線就可以完成兩CPU間的數(shù)據(jù)交換，因此采用SPI總線接口可以節(jié)省I/O口線和系統(tǒng)資源、簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)的可靠性。由于AT89C2051單片機(jī)不帶SPI串行總線接口，所以要用軟件來(lái)模擬SPI的操作。

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于不同的SPI接口芯片，他們的工作時(shí)序不同。本模塊采用時(shí)序進(jìn)行軟件模擬SPI的操作，即在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿輸入(接收)數(shù)據(jù)，下降沿輸出(發(fā)送)數(shù)據(jù)。其中，Din和Dout分別用于串行數(shù)據(jù)輸入和輸出，片選線CS用于控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)始和結(jié)束，時(shí)鐘線CLK用于同步主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。

4 結(jié)束語(yǔ)

我們?cè)趯?duì)雙單片機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)的過(guò)程中，人們?yōu)榱耸蛊鋽?shù)據(jù)信息傳輸能力得到有效的提高，人們就采用軟件模擬SPI總線來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，這樣不僅使得通過(guò)系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步的優(yōu)化，還很好的滿足了單片機(jī)運(yùn)行的相關(guān)要求，使其通信系統(tǒng)的通信能力很好的提升。