采用軟件模擬SPI總線實現(xiàn)雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊的設計

我們在對雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設計的過程中，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總線來對其進行處理，這樣不僅使得通過系統(tǒng)通信結構得到了進一步的優(yōu)化，還很好的滿足了單片機運行的相關要求，使其通信系統(tǒng)的通信能力很好的提升。本文通過對數(shù)據(jù)通信模塊的雙單片機的結構和工作原理進行簡要的介紹，討論了雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設計的相關內(nèi)容，以供參考。

雙單片機SPI總線數(shù)據(jù)通信設計分析

在當前我國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的過程中，人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)工業(yè)的信息化生產(chǎn)，就將計算機控制系統(tǒng)應用到其中才，使其生產(chǎn)效率和質量得到有效的提高。但是，由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境十分的惡劣，這就使得計算機系統(tǒng)在運行的過程中，自身結構的穩(wěn)定性和可靠性存在著一定的問題，進而導致通信信息在傳遞時，出現(xiàn)信號中斷的情況。因此為了使得計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信能力得到很好的提升，就通過對雙單片機的數(shù)據(jù)通信模塊的設計，來對其進行相應的處理，從而保障信息數(shù)據(jù)的正常輸送，以確保工藝生產(chǎn)的正常運行。

1、 數(shù)據(jù)通信模塊的雙單片機結構和工作原理

目前我們在對數(shù)據(jù)通信模塊處理的過程中，通常都是采用RS485總線技術來對其進行處理的，從而對相關的信息數(shù)據(jù)進行收集，以確保整個通信系統(tǒng)的正常使用，但是隨著時代的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)單片機的工作性能已經(jīng)無法滿足信息通信的相關要求，我們就對其數(shù)據(jù)通信模塊進行相應的優(yōu)化處理，因此就采用雙單片機結構，來對其工作性能進行有效，在利用軟件模擬SPI總線，來對其進行處理，從而使得整個通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到有效的保障。

在雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設計的過程中，其雙單片機結構主要是有兩個不同的CPU系統(tǒng)組成的，它首先是利用一個CPU系統(tǒng)通過RS485總線技術來對相關的信息數(shù)據(jù)進行采集，再在軟件模擬SPI總線技術的基礎之上，將相關的信息數(shù)據(jù)傳遞到另一個CPU系統(tǒng)上。在整個雙單片機結構允許的過程中，人們主要是以第二個CPU系統(tǒng)模塊為主要的核心內(nèi)容，從而對所接受到的信息數(shù)據(jù)進行采集。這樣不僅使得信息通信的效果得到很好的改善，還有利于人們對相關信息數(shù)據(jù)的采集，從而使得整個生產(chǎn)工作的效率和質量得到有效的提升。而且隨著時代的不斷進步，人們在也將許多先進的科學技術融入到了其中，這就使得整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能得到很好的提升，這也為我國通信行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。

2、 SPI總線技術的概述

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對其進行相應的通信處理，這樣不僅節(jié)省了PCB系統(tǒng)的空間布局，給數(shù)據(jù)通信信息傳播帶來了極大的便利，還滿足了當前我國通信行業(yè)發(fā)展的相關要求。其實，SPI總線技術的通信原理十分的簡單，它主要是由主設備和多個從設備組成的，我們就通過相關的線路結構，來完成設備信息的輸送，從而使得整個計算機系統(tǒng)的通信能力得到有效的提升。不過，我們在對SCK信號進行處理的過程中，其信號線主要是由主設備控制的，從設備在其中只能起到一個輔助的作用，這樣就使得主控設備，可以對所用的信息數(shù)據(jù)進行有效的管理，以確保信息數(shù)據(jù)的正常輸送。

3 、基于雙單片機的數(shù)據(jù)通信模塊設計的相關內(nèi)容

為了提高測控系統(tǒng)對多個事件的響應速度和控制能力，經(jīng)常需要多個單片機來分工協(xié)調工作，這就要求各個單片機在完成自己任務的同時，還要同其他單片機進行數(shù)據(jù)通信。由單片機構成的雙CPU系統(tǒng)中，兩單片機間的數(shù)據(jù)傳輸通常是采用并行口進行并行通信或利用串口、串行總線(SPI，I2C等)進行串行通信，還有通過共享I/O接口芯片、共享存儲器(RAM)等方式通信。若利用兩單片機的串口進行串行通信，則必須保證二者的串口都可用，而51系列單片機只有1個串口，如果系統(tǒng)還要與其他外圍設備進行數(shù)據(jù)通信，則串口被占用，此時要實現(xiàn)兩單片機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根控制信號線(對于雙機單向并行通信)，如果是雙向并行通信，則需要的控制信號線就會更多，這就對單片機的可用I/O口線提出了要求，而且并行通信要求兩CPU的時鐘同步，硬件設計相對復雜;若采用共享I/O接口芯片或共享存儲器方式通信，則需增加外圍接口芯片，使得硬件結構更復雜。

其中，單片機89C2051(A)的串口(RXD和TXD)與RS485總線接口，用來接收本站多個數(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構成看門狗電路，兩CPU的復位端RST接在一起，使得他們可以同時復位;兩CPU各通過P1口的一根口線外接一個發(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)，以便程序調試。因此，串口已不能用于兩單片機間的數(shù)據(jù)傳輸，又由于本系統(tǒng)對二者之間的通信速度要求不太高，所以簡單有效的方法是通過模擬串口來實現(xiàn)兩單片機間的通信。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)模擬SPI串行總線是實現(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、簡化電路設計、提高系統(tǒng)的可靠性。由于AT89C2051單片機不帶SPI串行總線接口，所以要用軟件來模擬SPI的操作。

在實際應用中，對于不同的SPI接口芯片，他們的工作時序不同。本模塊采用時序進行軟件模擬SPI的操作，即在時鐘信號的上升沿輸入(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_始和結束，時鐘線CLK用于同步主從設備間的數(shù)據(jù)傳輸。

4、 結束語

總而言之，在信息數(shù)據(jù)傳播的過程中，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應用到其專用，從而實現(xiàn)雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊的設計，以確保信息數(shù)據(jù)傳遞的有效性和穩(wěn)定性。其中SPI總線的應用，不但使得數(shù)據(jù)通信的效果得到很好的改善，還簡化了整個通信系統(tǒng)的電流結構，使得雙單片機數(shù)據(jù)通信模塊設計的可靠性得到有效的提高。而且隨著社會的不斷發(fā)展，人們也將許多先進的科學技術應用到其中，有效的促進了我國通信行業(yè)的發(fā)展，使其通信性能得到進一步的優(yōu)化。

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