!"#$%&’# 单片机实现多处理机互联技术应用

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!" #$%& ’#单片机实现多处理机互联技术应用

张惠群刘鲁源卢学英(天津大学电气与自动化工程学院天津 )***+,-

摘要讨论了 .*/0123/单片机系统多微机互联方案4该系统以单片机为主模块4共享存储器5共享 6785总线接口及仲裁器构成9重点分析了多处理机及总线接口逻辑的实现9

关键词单片机公共总线多机通讯

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$ 引言

对响应速度较高的实时处理系统4通常采用并行处理技术4把复杂的功能和计算分解为若干子任务后分配给多个单片机去完成4各子任务间的交互作用则通过多单片机间互联机构的彼此通信来实现9这种并行处理所采用的多处理机结构有公共总线5多端口存储器5输入输出链接5总线窗口等形式9该系统利用 .*/0123/单片机构成多处理机系统9

* 系统设计及总线接口逻辑

*"$ 硬件系统

基于 .*/0123/的多单片机系统4是针对模块级并行结构设计并实现了由四个主模块构成的多主系统4如图 0所示4每个模块由单片机系统5数字 6785模拟 678等模板构成4模块与测控对象间由现场 678总线连接9本地总线采用 )t+总线标准4各模块通过各自的总线接口与公共总线相连4模块对公共总线的访问受总线仲裁逻辑的控制9模块间信息交换通过共享 ,-3 进行4通讯形式采用预先分配的邮箱4当模块 - 数据需送往模块 .时4//0O发出占用公共总线的请

求信号4经仲裁器判断允许后调用 1,6t2原语4数据写入邮箱 -3.4当模块 .要用到该数据时4//0$发出占用公共总线的请求信号4经仲裁器判断得到允许后4调用 ,2-+ 原语4从邮箱 -3 .读出数据4在

图 0 系统框图

1,6t2或 ,2-+原语中通过对标志的判断4保证数据不被覆盖或重复读取9

*"* 系统总线和总线接口逻辑

多处理机共享存储器互联机构种类繁多4对于 .*/0123/多单片机系统4必须考虑其总线控制5总线通讯的特殊性4因此本系统自行设计了相适应的多处理机总线 .*/0123/.0)4其公共总线结构包含数据线5地址线5读写控制线5总线交换信号和 /V8/55 ,2)2t 线4读写控制线包括 1,5,+5X,153236+

第 ,6卷第 6期增刊

仪器仪表学报

_{,**)年 .月}

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四条信号线!"#$#%用于传送单片机与共享设备之间的数据!&#"为总线读写信号!’(’)%为访问共享存储器或者设备选择信号!低电平表示访问共享存储器!高电平表示访问共享 )*+口,总线交换信息包括四个模块的总线请求 #(-^./ #(-⁰与总线响应 123^. /123⁰信号!总线忙信号4567表示总线被某一主模块占用!清除信号28(1#表示占用总线的主模块放弃对公共总线的占有权,

总线接口逻辑用于实现各模块本地总线与公共总线间隔离和通讯,本系统为四个模块提供了相同接口!

如图 9所示,对应不同模块!由短路块选择不同的 123^:与(;控制,

模块与共享存储器间通讯采用中断方式!第 :个

<:=.!>!9!0?模块要求访问公共总线时!先由软件发送总线请求#(-^:!经总线仲裁器裁决!总线响应123^: 有效@打开地址总线与"#$#%控制门 AB869BB,123^: 同时作为模块中断请求信号);C#-!单片机系统响应外中断!发出中断响应信号);C1!经 D18译码产生 (;信号!打开数据门 AB869BE!总线读写信号&#"^:有效!通讯开始, 当通讯完毕后!单片机系统在执行

"#)C(或 #(1% 原语时发送清除信号 28(1#!使该模块放弃对总线占有权!123^:$&#"^:变为无效!同时隔离本地总线和公共总线,若各模块分配给公共总线的 F3空间<地址为 (...G/HHHHG?!其中公共存储器 I9IB的地址空间为 (...G/HHHHG@公共 )*+

口的空间为 HH..G/HHHHG,地址分配由 D18提供的存储器 )*+选择信号’(’)-^:实现,D18还提供了总线读写信号&#"^:和数据门控制信号(;,

J 多单片机系统通讯原语的实现

F.2>KI’2多机系统采用共享邮箱的间接通讯方式!只有两个模块共享一个邮箱时才能通讯!为方便系统软件设计及提高传输速度!把每对模块的共享邮箱预先分配!使模块之间通过邮箱接收信息,当四个 F.2>KI’2模块中的任一模块发送信息!其余三个模块都接收该消息!为此!系统给出了第 :个接收模块的

#(2()L(原语的条件!例如模块 .发送消息!模块 >

接收信息!共享 1M4邮箱

#(2+L(# 6C123

)HH81DM.=> D+C+ (&)C >

H81DM.=>

6(;% <1!’(6616D(?

图 9 总线接口 5;8+23

D+C+ 2+;C);+ >

(&)C>N 5;8+23

"1)C>N D+C+ "1)C>

各模块传输的控制*状态信息实现了分支转移!以便更灵活地协调各模块间的相互作用,

O 结束语

一个合理$有效的并行处理系统的实现!必须正确地解决并行处理的体系结构$并行处理的算法和体系结构的关系等问题,本系统中进行任务分配!用四个字节浮点数实现了实时仿真计算!结果表明!递推六次后辩识结果与实际模型已非常接近,对运行时间的测试结果为完成一次递推串行计算时间约为 BPQ!并行计算时间约为 >.PQ,对于同步较少$模块性较强的并行任务!本系统会有更高的效率,

参考文献

> 康特 DR科索 %%R实时多微处理机系统R<夏川江!等译?R 北京科学出版社!>KK>R

9 孙涵芳R)STUV>I位单片机R北京N北京航空航天大学出版社!>KKER

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0 仪器仪表学报第 9B卷

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