基于雙向透明串口擴展技術的多參數監(jiān)護儀設計方案

　　1.2硬件設計方案

　　串口擴展模塊主要由2部分組成：單片機AT89C2051及模擬開關CD4052、雙4通道模擬開關。

　　串口擴展模塊拓撲結構圖如圖2所示，其中虛線框內為串口擴展模塊的主要部分。

2 通信協(xié)議設計

　　2.1數據由用戶設備發(fā)送到HOST端

　　由于各模塊是分時復用的，為了避免用戶設備之間發(fā)生競爭，需要AT89C2051對4個用戶設備通道進行仲裁，本文采用以下方案。

　　4個用戶設備各用一根I/O口線分別與AT89C2051的P1.0～P1.3引腳相連，同時還與一個4輸入或非門相連，將某根或某幾根I/O口線置高電平并經過該4輸入或非門來觸發(fā)中斷，通知AT89C2051有用戶設備請求向HOST終端發(fā)送數據，同時AT89C2051進行用戶設備號查詢。AT89C2051收到請求信號后，首先判斷 HOST端與其他用戶設備之間的數據發(fā)送是否結束，若結束，則根據仲裁機制通過與各用戶設備相連的P1.4～P1.7引腳置高給出應答響應信號，同時 AT89C2051根據中斷查詢到的用戶設備號對P3.4和P3.5引腳進行設置來控制CD4052模擬開關選通對應通道，用戶設備收到應答響應信號后就開始發(fā)送數據；若未結束，則屏蔽此次中斷，直到數據發(fā)送結束才開中斷。用戶設備數據發(fā)送結束時則將通過一個4輸入或非門來觸發(fā)中斷，通知AT89C2051此次數據發(fā)送結束。在響應數據發(fā)送請求時會涉及到多個用戶設備請求，從而需要AT89C2051進行仲裁。仲裁機制如下：心電和血氧模塊是50 ms定時發(fā)送數據，而血壓模塊需要HOST端發(fā)來啟動測量命令后才向HOST端發(fā)送血壓數據，因此需要將血壓模塊發(fā)送數據的請求設置為較高優(yōu)先級，才能保證血壓數據正確及時地發(fā)送到HOST端，而心電和血氧模塊設置為低優(yōu)先級輪流發(fā)送。

　　2.2數據由HOST端發(fā)送到用戶設備

　　為了使HOST端的數據能夠及時準確地發(fā)送到各個用戶設備，就需要和AT89C2051之間定義好通信協(xié)議。其協(xié)議如下。

　　AT89C2051始終監(jiān)視HOST終端發(fā)出的信息，一旦收到HOST終端發(fā)出的串口選擇命令，如表1所示，立即對P3.4和P3.5引腳進行設置來控制 CD4052模擬開關選通對應通道并控制相應的LED燈以作指示。串口選擇后， HOST終端需要根據AT89C2051指令執(zhí)行和模擬開關切換時間延遲一定時間后再開始向對應用戶設備發(fā)送數據/命令。HOST端數據發(fā)送結束則由接收端的用戶設備向AT89C2051發(fā)送中斷結束信號，其結束處理與數據由用戶設備發(fā)送到HOST端的結束處理相同。如果同時有用戶設備向 AT89C2051請求發(fā)送數據到HOST端，則優(yōu)先響應HOST端的發(fā)送數據/命令請求，即HOST端的發(fā)送數據/命令請求的優(yōu)先級最高。