采用單片機(jī)的多機(jī)并行通訊系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
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2 三態(tài)總線緩沖寄存器74HC646
在單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)并行通訊系統(tǒng)中，總線上的信息交換一般采用PIO（并行接口）和雙端口寄存器等方法，并輔助以總線仲裁電路。通常使用的并行接口芯片有8155，8255等。本文介紹一種簡單的并行接口電路，它既能取代8255等芯片，還能使電路結(jié)構(gòu)更加簡單和緊湊。該電路由一片74HC74和一片74HC646（300MIL窄封裝）構(gòu)成。
74HC646是三態(tài)總線緩沖寄存器，其實(shí)也是一個(gè)雙端口共享存儲器，只是共享存儲區(qū)很小的，僅有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入寄存器與一個(gè)數(shù)據(jù)輸出寄存器，用它作為單字節(jié)通信數(shù)據(jù)的臨時(shí)中轉(zhuǎn)站，每傳送一個(gè)字節(jié)，主從機(jī)間握手一次，把數(shù)據(jù)取走后再繼續(xù)下一字節(jié)的通信。74HC646可以將兩條總線的數(shù)據(jù)分別鎖存，再由芯片內(nèi)部總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
74HC646具有四種工作狀態(tài)，利用對這四種工作狀態(tài)的控制，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)單片機(jī)利用數(shù)據(jù)口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，省下其余口線做其他的工作，如驅(qū)動(dòng)LED，控制開關(guān)等。
74HC646芯片的邏輯圖及四種工作狀態(tài)如圖1所示。
3 單片機(jī)并行通信原理
74HC646對數(shù)據(jù)進(jìn)行的鎖存只為完成數(shù)據(jù)交換作了信息準(zhǔn)備工作，單片機(jī)多機(jī)之間通訊的實(shí)現(xiàn)還必須具備通訊聯(lián)絡(luò)手段，以使單片機(jī)了解總線上的工作狀態(tài)，避免發(fā)生總線沖突。這里采用四線握手聯(lián)絡(luò)：兩條由發(fā)送方送接收方，通知接收方數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好（如圖2中的TFNE*,RFNE*）；兩條由接收方送發(fā)送方，通知發(fā)送方數(shù)據(jù)已經(jīng)收到（如圖2中的TFNF*,RFNF*）通信聯(lián)絡(luò)信號是由74HC74電路產(chǎn)生。單片機(jī)并行通信原理框圖如圖2所示。
4 多機(jī)并行通信協(xié)議
上面的并行通訊的單片機(jī)沒有封鎖電路以防止主從機(jī)向74HC646同時(shí)寫數(shù)或同時(shí)讀數(shù)，因此各單機(jī)在雙向傳輸時(shí)，必須根據(jù)狀態(tài)信息來控制自己的下一步操作，即進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，通過軟件、硬件通訊協(xié)議配合才能避免造成錯(cuò)誤，保證對74HC646不會(huì)造成競爭沖突。因此，除了上面所講的聯(lián)絡(luò)電路之外，在編制軟件時(shí)，還必須遵從以下協(xié)議：
主機(jī)向74HC646發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須保證74HC646接收寄存器為空。
主機(jī)與從機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸要通過74HC646，協(xié)議不允許雙方同時(shí)對74HC646進(jìn)行操作，必須根據(jù)狀態(tài)信息來控制自己的操作。
5 通訊協(xié)議的格式與執(zhí)行過程
5.1 信息格式
在并行通訊的異步通信傳輸時(shí)，也同樣存在幀的類型及格式問題，可以采用串行通訊類似的幀格式：
特征字
長度
數(shù)據(jù)1
數(shù)據(jù)2
...
校驗(yàn)碼
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