测控总线与通信技术剖析

会计学1测控总线与通信技术剖析第三章简单接口通信技术第1页/共29页简单接口通信技术：直接利用微机的标准并行/串行接口实现多微机间的通信本章内容：（1）I/O信道及简单接口通信规约；（2）主从式多微机并/串接口通信；（3）总线互连的多微机并/串接口通信；（4）星型互连的多微机并/串接口通信；（5）菊花链环型互连的多微机并/串接口通信；第2页/共29页一、简单接口通信信道（1）单I/O接口信道：主从微机间只用一片I/O接口芯片特点：主机与各从机的关系如同计算机系统中CPU与外围设备的关系一样，主机通过对I/O接口的控制与操作就可以实现主机与各从机间的数据交换，可以采用中断方式或查询方式。（2）双I/O接口信道：主从微机间使用两片I/O接口芯片特点：芯片使用数量多，但是提供的硬件环境好，界面清晰，接线规范，不必重新构造联络握手信号。第3页/共29页二、简单接口通信协议

利用简单接口通信信道进行多微机间的通信，还需要有通信规约来保证通信过程的正确进行。

通信规约是通信双方事先约定好且双方都必须遵循的规定，即通信协议。第4页/共29页简单接口通信协议内容包括：（1）传输控制：简单接口通信一般利用握手联络信号（硬件方式）来实现流量控制，每传送一个字节握手一次，发方只有在确认上一个字节被收妥后才进行下一个字节的传送。（2）通信方式：信道是通信双方共同的资源，可能出现双方都要使用的情况。简单接口通信常采用主从方式来解决信道分配问题：多台微机中一台设定为主机，其余为从机。主机有I/O信道的控制权，从机只有在主机许可下才能发送数据。（3）寻址：多微机系统和各微机间的通信信道构成一个通信网络，微机相互间的通信存在寻址问题，要根据其拓扑结构采用不同的方法解决寻址问题。第5页/共29页（4）差错控制：通信双方及线路处在恶劣环境时，存在一定的误码率，需设置差错控制以保证数据传输的正确性。简单接口通信常在高层应用软件进行差错控制。（5）高层协议：在简单接口通信中，I/O信道建立了端点与端点之间的联系。为了进行正常通信，在建立端点与端点联系的基础上，还要建立两个端点间进程之间的联系，这个过程称为进程同步。发送方通过发送唤醒命令，把对方的接收程序段唤醒以实现进程同步。进程之间的连接以及相关的协议统称为高层协议。第6页/共29页三、主从式多微机并行接口通信主从式双单片机智能仪表：(1)Slave为从系统，Master为主系统(2)从系统有4个I/O接口，其中两个I/O接口用来扩展片外RAM数据存储器，一个I/O口与输入处理单元相连，接收输入信号；（3）主系统的其余三个I/O接口分别扩展为打印机接口、显示器接口及键盘接口。（4）从系统的一个并行I/O接口与主系统的一个并行I/O接口组成双I/O接口PIO信道，把两者互连成一个双微机PIO系统。1、系统结构第7页/共29页2、通信信道（1）由于单片机受I/O接口数量的限制，系统使用一个并行I/O口的4条双向数据线作PIO信道的双向数据通道；（2）使用并行I/O口的2条双向数据线进行通信控制，作为双方握手联络通道

S-RDY：从系统就绪

M-RDY：主系统就绪（3）使用并行I/O口的1条双向数据线进行子系统复位控制，主系统任何时候都可以用SlaveReset使从系统复位。

第8页/共29页3、传输控制：

双系统交换的信息分为两类：（1）命令：运行命令及通信命令，运行命令要求从系统去执行指定任务（如A/D转换、电压测量等）。通信命令用来控制双系统通信；（2）数据：数据按半字节传送，依靠握手联络信号MRDY和SRDY实现双系统的同步。

第9页/共29页通过四次同步保证数据的正确传送。

主机开始从机开始置M_RDY为1读入S_RDYS_RDY=1?NY输出四位数据置M_RDY为0读入S_RDYS_RDY=0?NY传完8位?结束YN读入M_RDYM_RDY=1?置S_RDY为1Y读入M_RDYM_RDY=0?Y读取四位数据置S_RDY为0传完8位?N结束YNN同步同步同步同步主系统向从系统传送信息的通信过程

第10页/共29页主机开始从机开始置M_RDY为1读入S_RDYS_RDY=1?NY读取四位数据置M_RDY为0读入S_RDYS_RDY=0?NY传完8位?结束YN读入M_RDYM_RDY=1?置S_RDY为1Y读入M_RDYM_RDY=0?Y输出四位数据置S_RDY为0传完8位?N结束YNN同步同步同步同步从系统向主系统传送信息的通信过程

第11页/共29页（1）双微机系统不需要寻址；（2）差错控制和高层协议（中断控制等）可在各个微机系统的软件中实现4、寻址、差错控制和高层协议第12页/共29页四、总线互连的多微机并口通信多台微机系统各通过并行I/O接口芯片挂接在总线上，可构成总线型多微机通信系统。其中，总线可以是简单总线（如双绞线），也可以是复杂总线。采用简单总线：各微机系统利用并/串操作，将并行数据转换成串行数据在总线上传输，采用软件实现寻址和总线使用权分配；采用复杂总线：复杂总线要包括地址线、数据线、控制线等。通过地址总线实现寻址，通过控制总线完成总线使用权分配。第13页/共29页1、系统结构第14页/共29页2、通信信道

每台微机经过片内的并行I/O端口挂接在总线上，其中4条作为双向数据通道，其余4条实现通信控制；

MRDY:主机就绪；

SRDY:从机就绪；

Sele:主机对从机的选择线；

SRDYB:被选中从机对主机的应答线。3、通信方式

对于总线型多微机PIO系统都采用主从式通信。在这种系统的通信控制中首要的问题是：主机如何选通所要求的从机的并行I/O接口，以及从机如何确认主机的选中。在确定了主机与从机的通信关系后，其余的通信过程就可以采用前面所述的双单片机主从式通信方法来实现。

第15页/共29页4、传输控制

主机开机，置Sele=1。从机开机，置SRDYB=1,SRDY=0

主机确认SRDYB=1后,置MRDY=1各从机确认MRDY=1后,置SRDY=1，SRDYB=0。SRDY与SRDYB是用集极开路门驱动的：只要有一个输入为低，则总输出也为低；只有全部输入为高，总输出才变为高。通过对自己I/O口SRDY是否变为高电平的测试就可知道是否所有从机都被唤醒。(5)主机通过读取并测试SRDY=1确认所有从机就绪，主机把呼叫的从机编号(4位)送上M/S数据通道，并置MRDY为0。(6)各从机收到MRDY=0后，立即从数据通道上读取前4位从机编号。(7)主机采用同样方式广播后4位从机编号发送完8位编号后用置Sele=0，从机收到8位编号后置SRDYB=1，SRDY=0。(8)各从机确认Sele=0后，置SRDY=1，SRDYB=0。(9)主机接收到SRDY=1，表明各从机全部响应，于是主机置MRDY=1(10)各从机比较收到的8位编号与自己从机号(11)被选中的从机在读得MRDY=1后，置SRDY=0(12)主机确认SRDY=0，则置MRDY=0，使得SRDY、MRDY、SRDYB皆为零，寻址完成。这时隔离未选中的从机，即只剩下一主一从两站，开始主从式双单片机PIO通信第16页/共29页五、总线互连的多微机串口通信1、系统结构（基于MCS-51单片微机）第17页/共29页SM2若SM2=1且接到的第9位数据RB8=1，才将接收到的前8位数据送入接收缓存SBUF中，并置位RI；否则丢弃前8位数据。若SM2=0，则不论第9位为1还是0，都将前8位送入接收SBUF中，并产生中断。第18页/共29页RS-232或其他串行总线2、通信信道（1）主机通过点名，确定进行通信的从机。

1)各从机置SM2为1；

2)主机发出呼叫帧，呼叫帧从机号，第9位为1；

3)所有从机接收到呼叫帧后，对上号的从机置SM2=0，并用应答帧通知主机，呼叫过程完成；

4)通信过程中数据的第9位为0，没有对上号的从机全部从总线上切除，只剩下对上号的从机与主机进行通信。（2）从机在主程序执行过程中，以中断方式响应主机的通信要求3、通信方式第19页/共29页（1）系统可支持00H～0FEH共255台微机；（2）系统把0FFH且第9位为1的呼叫帧定义为控制命令，当各从机收到它时，所有从机均置SM2为1，使各从机处在监听状态，以便等待主机发来的呼叫帧；（3）通过呼叫，建立起主机与一台从机的通信链路之后，可以使用下列控制命令：

00H(第9位为0)：接收命令，命令从机接收数据，同时意味着要求主机发送数据。

01H(第9位为0)：发送命令，命令从机发送数据，同时意味着要求主机接收数据。4、传输控制第20页/共29页主机通信流程第21页/共29页从机通信流程第22页/共29页六、星型互连的多微机通信1、系统结构（基于MCS-51单片微机）2、通信信道3、通信方式

点名式轮询法：主系统周期性地按顺序询问从系统是否有通信要求，最先识别到的有通信要求的从系统主与系统建立通信联系，通信完成后主系统继续轮询。

请求选择法：请求选择法类似于中断系统，每台从系统都有一条通信请求线连到主系统。当某台从系统有通信要求时，通过请求线向主系统申请通信，由主系统裁决确定与哪台从系统建立通信联系。4、传输控制第23页/共29页七、菊花链和环型互连的多微机

并口通信1、系统结构第24页/共29页第25页/共29页2、通信信道一个或多个微机间PIO通信信道构成3、通信方式(1)令牌法；(2)链式轮询法：主系统发起轮询，只有被询问的系统才有通信权第26页/共29页4、传输控