系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 - PC機(jī)與單片機(jī)多機(jī)主從互通的實(shí)現(xiàn)

　　在單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，如果PC 機(jī)要送數(shù)據(jù)至單片機(jī)，可以在接收完某個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)之后，暫停發(fā)送點(diǎn)名指令，直接發(fā)送數(shù)據(jù)至某個(gè)或者某些單片機(jī)。待數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，繼續(xù)接上原先的中斷的點(diǎn)名順序號(hào)，繼續(xù)向后點(diǎn)名、傳送數(shù)據(jù)。綜合考慮這兩種總線控制方式，不難發(fā)現(xiàn)，由于沒(méi)有來(lái)回傳遞點(diǎn)名的指令時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，接力式的傳輸效率會(huì)略高于點(diǎn)名式，所以，一開(kāi)始還是采用了接力式的控制方式。

　　但是在進(jìn)行大的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)，問(wèn)題出現(xiàn)了。由于接力式脫離PC機(jī)的過(guò)程干預(yù)，一旦出現(xiàn)某個(gè)單片機(jī)程序跑飛、死機(jī)時(shí)，整個(gè)程序就沒(méi)法進(jìn)行下去，一直處于等待狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)就癱瘓了。調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)好幾次死機(jī)的情況。最后，不得不回頭修改總體方案，采用點(diǎn)名式的控制方式。如果中間某個(gè)單片機(jī)出現(xiàn)異常，沒(méi)有按照預(yù)定的程序回傳數(shù)據(jù)，則PC機(jī)就可以判斷該單片機(jī)死機(jī)，在經(jīng)歷過(guò)一段等待時(shí)間后，自行跳過(guò)該單片機(jī)，點(diǎn)名下一個(gè)單片機(jī)，繼續(xù)后續(xù)的回傳和程序。如果該故障單片機(jī)還在占用總線，影響下一個(gè)單片機(jī)的工作，則對(duì)單片機(jī)公用的復(fù)位端發(fā)送一個(gè)整體復(fù)位信號(hào)，讓所有單片機(jī)復(fù)位。經(jīng)過(guò)重新調(diào)整方案后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，均沒(méi)有出現(xiàn)整機(jī)死機(jī)的狀況，總體運(yùn)行情況良好。另外，這種控制方式還有其他兩種控制方式所不具有的優(yōu)勢(shì)：

　　可以隨時(shí)打斷回傳，幾乎實(shí)時(shí)發(fā)送新的指令到某個(gè)或者某些單片機(jī)上，該功能是非常實(shí)用的。

　　2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

　　根據(jù)系統(tǒng)的總體要求，構(gòu)建了如圖1所示的硬件平臺(tái)。

　　整個(gè)系統(tǒng)采用RS 485 總線結(jié)構(gòu)，RS 485 為差分平衡數(shù)字通信方式，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離數(shù)字通信。RS 485和RS 422A總線最大的區(qū)別是RS 485 可以單工雙向傳輸，而RS 422A 只能單向傳輸數(shù)據(jù)，在本系統(tǒng)由于存在大量單片機(jī)，如果使用RS 422A，電纜會(huì)增加一倍。另外，由于標(biāo)準(zhǔn)的RS 485鏈路只可以連接32個(gè)設(shè)備，故每個(gè)轉(zhuǎn)換器上要增加驅(qū)動(dòng)器。目前PC 機(jī)上已經(jīng)很難找到串口了，故PC 機(jī)與RS 485 總線之間采用PL2303 芯片進(jìn)行橋接。PL2303為Prolific 公司產(chǎn)品，可以很方便地將USB 接口轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)RS 232 電平，用戶(hù)根本不用關(guān)心復(fù)雜的USB 協(xié)議和規(guī)范，在PC端的軟件編程中，只需像標(biāo)準(zhǔn)com口一樣使用USB口，因?yàn)镻rolific公司提供的驅(qū)動(dòng)中，已經(jīng)將該USB 口模擬成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的com 口了。該芯片最高速度可以達(dá)到115 200 b/s，極大地方便了普通串行通信與PC機(jī)的連通。復(fù)位監(jiān)視與讀寫(xiě)轉(zhuǎn)換電路也是一個(gè)單片機(jī)，不過(guò)該單片機(jī)只完成兩個(gè)功能。一個(gè)是就是接收RS 485 總線前的PC 機(jī)TXD（RS 232 端的TXD）發(fā)出信號(hào)，一旦出現(xiàn)PC機(jī)發(fā)出的全局復(fù)位串行代碼后，立即產(chǎn)生一個(gè)全局復(fù)位信號(hào)，將所有單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。該功能就是為了防止某個(gè)單片機(jī)出現(xiàn)故障，一直意外占用總線，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

　　為了實(shí)現(xiàn)RS 485 的半雙工通信，必須有一個(gè)方向切換控制信號(hào)，如圖2所示。在單片機(jī)端，這個(gè)控制信號(hào)很容易獲得，引出一個(gè)I/O腳，即可在單片機(jī)程序中控制該信號(hào)的切換；但是PC機(jī)端的RS 485的切換就相對(duì)比較麻煩，這也是復(fù)位監(jiān)視與讀寫(xiě)轉(zhuǎn)換電路完成的另外一個(gè)重要功能：讀寫(xiě)轉(zhuǎn)換。如果PC機(jī)要占用RS 485總線，則發(fā)送一個(gè)特定的串行碼，該專(zhuān)用單片機(jī)接收并響應(yīng)該串行碼，切換RS 485控制器，開(kāi)始占用485總線并發(fā)送數(shù)據(jù)，如果PC機(jī)結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)，則要同時(shí)發(fā)送一個(gè)特定的串行碼，通知該專(zhuān)用單片機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的RS 485切換。單片機(jī)及其附屬電路組成了相關(guān)的功能電路。

　　主單片機(jī)采用了Silicon公司的8051F020型增強(qiáng)型單片機(jī)。該單片機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)是內(nèi)部集成的模擬電路功能較為強(qiáng)大、單片機(jī)運(yùn)行速度快、程序編寫(xiě)-燒寫(xiě)-仿真較為方便。