雙CPU在多I/O口系統(tǒng)中的應(yīng)用

時(shí)間：2018-09-14 15:20:02

關(guān)鍵字： CPU i/o口總線與接口 97c51

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[導(dǎo)讀]　常規(guī)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，往往都用一個(gè)CPU，再擴(kuò)展一系列外圍輔助電路以達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。這種方法，尤其在輸入輸出接口較多的系統(tǒng)中，必須進(jìn)行繁瑣的譯碼、邏輯變換，使得系統(tǒng)硬件復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。而用雙CPU設(shè)計(jì)，可大大減少硬件電路，軟件資源分配及設(shè)計(jì)均相對獨(dú)立，易于修改程序而適合很多應(yīng)用系統(tǒng)。

1 引言

常規(guī)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，往往都用一個(gè)CPU，再擴(kuò)展一系列外圍輔助電路以達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。這種方法，尤其在輸入輸出接口較多的系統(tǒng)中，必須進(jìn)行繁瑣的譯碼、邏輯變換，使得系統(tǒng)硬件復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。而用雙CPU設(shè)計(jì)，可大大減少硬件電路，軟件資源分配及設(shè)計(jì)均相對獨(dú)立，易于修改程序而適合很多應(yīng)用系統(tǒng)。

下面結(jié)合一個(gè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)介紹雙CPU的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)要求8路開關(guān)量輸入，8路模擬信號采集，8路繼電器控制輸出，8位數(shù)碼顯示，8路按鍵輸入。其中開關(guān)量輸入、模擬信號采集、繼電器控制輸出配置在主板上，數(shù)碼顯示和按鍵輸入在面板上。

基于上述設(shè)計(jì)要求，考慮用一只97C51設(shè)計(jì)主板，完成8路開關(guān)量、8路模擬信號采集以及8路繼電器控制；可用另外一只97C51控制面板上的8位數(shù)碼顯示和8路按鍵采集；兩只97C51通過標(biāo)準(zhǔn)串口連接交換信息，這樣主板和面板上只需6根線連接即可。其硬件組成框圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 主板硬件原理框圖

圖2 面板硬件原理框圖

3 主板設(shè)計(jì)

3.1 主板硬件設(shè)計(jì)

見圖1，8路開關(guān)量直接通過P1口輸入到CPU，通過P2口的輸出經(jīng)光耦隔離后驅(qū)動8路繼電器，8路模擬量利用美國德州公司的11通道串行A/D芯片TLC542采集后串行送入P0口。當(dāng)需要顯示數(shù)據(jù)時(shí)，按一定協(xié)議將數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)矫姘迳螩PU控制顯示。

為了保證系統(tǒng)可靠，采用MAX690做為看門狗監(jiān)控兩只CPU的運(yùn)行。一個(gè)看門狗監(jiān)控兩只CPU，其中任意一只CPU死機(jī)時(shí)均自動復(fù)位，實(shí)現(xiàn)方法是：由面板上CPU的COM端發(fā)出一路連續(xù)的周期小于1s的方波信號到主板上CPU的COM端，主板上CPU接收到這一方波信號后，嚴(yán)格將其按相近頻率，在主程序中唯一地方發(fā)出清除看門狗計(jì)時(shí)器的信號。

3.2 主板控制軟件

主板控制軟件流程如圖3所示。

圖3 主板軟件流程圖

4 面板設(shè)計(jì)

4.1 面板硬件設(shè)計(jì)

見圖2，CPU P1口直接采樣8路按鍵狀態(tài)，并送到主板CPU。同時(shí)用串口接收主板上CPU送來的顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，以P0口做段驅(qū)動，P2口做位驅(qū)動直接顯示出來。

為保證系統(tǒng)可靠，該CPU的P3.2腳發(fā)出一周期小于1s的標(biāo)準(zhǔn)方波信號供主板上CPU采集，再驅(qū)動清除看門狗，以實(shí)現(xiàn) 一只看門狗同時(shí)監(jiān)控兩只CPU的目的。

4.2 面板CPU的軟件流程

面板CPU的流程如圖4所示。

圖4 面板CPU軟件流程圖

4.3 顯示方式的改變

當(dāng)顯示數(shù)據(jù)的方式需要改變時(shí)，主板上的程序?qū)⒉蛔儯恍韪淖兠姘迳螩PU的程序即可，這樣可極其靈活地適合于各種應(yīng)用場合。