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MCS51系列單片機雙機并行互連的實現方法
由于MCS51系列單片機具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價格低廉等特點，因此其應用相當廣泛。一個MCS51系列的單片機（如Atmel89cxx）內部包含有RAM、FLASH ROM、兩個或者三個16位的定時器/計數器、一個通用異步串行通信控制器（UART）等多種資源。但即便如此，在一些相對復雜的單片機應用系統(tǒng)中，僅僅一個單片機資源還是不夠的，因此而常常需要擴充I/O接口、定時器/計數器、串行通信接口、RAM、ROM等。采用通用的標準器件進行擴充是通常的做法，但將單片機本身作為一個通用的擴充器件來使用，也不失為一個好的方法。在這種情況下，一個系統(tǒng)中就使用了兩個或兩個以上的單片機，而單片機之間就要通過互連來進行數據通信。MCS51系列的單片機（以下簡稱單片機）都帶有串口，利用串口進行互連通信極為方便，其各種連接方式在許多書籍和資料上都有介紹，在此不再重述。但如果系統(tǒng)要求擴充的資源是對外連接的串口，或對相互之間的數據傳送有一定的速度要求，則單片機的串口就不能用作系統(tǒng)內兩單片機的通信接口了。所幸的是，單片機的并行端口也能相互連接來進行數據通信。根據單片機端口內部結構的特點，這些端口的端口線可以直接相連，從而使兩單片機之間并行通信接口的實現不用另外的硬件電路設備。基于這種情況，設計時，可根據不同的使用要求，來采用不同的并行連接方法。下面介紹在兩個單片機之間進行三種并行通信接口的實現方法。
1 單向并行通信接口的實現
在應用中，如果只需一個單片機向另一個單片機傳送數據，則可以采用單向并行通信接口方式，這種方式較為簡單。圖1所示為單向并行通信接口的組成方法。圖中，單片機A為數據發(fā)送方，單片機B為數據接收方，8位端口可以是P0～3的任何一個。
數據傳送的流程是：單片機A將數據送到端口后，通過STB信號中斷單片機B，單片機B進入中斷并從端口讀取數據，讀完后，利用BUSY信號進行應答，單片機A在檢查到端口線CHK上的應答信號后，就可以發(fā)送下一個數據了。以上是采用中斷方式進行數據傳送的具體方法。當然，單片機B也可以采用查詢方式接收數據。利用單向并行通信接口方法的優(yōu)點是可以充分利用單片機的資源來擴充整個系統(tǒng)的串行通信接口、并行接口、定時器等部件。
2 主從并行通信接口的實現
主從并行通信接口的特點是兩單片機之間能夠通過并行通信接口將數據發(fā)送到對方，但這種方法必須有一個單片機處在主機狀態(tài)，另一個單片機處在從機狀態(tài)。圖2為主從并行通信接口原理圖。單片機A是主機，單片機B是從機，該接口使用了一個8位端口（如P0或P1）和4根控制信號線。
在主從工作方式下，該接口的工作方式有主機發(fā)送從機接收和主機接收從機發(fā)送等兩種情況。
2.1 主機發(fā)送從機接收方式的主機工作流程
主發(fā)從收方式的工作流程如下：
（1）主機設置數據傳送方法控制位DIR為0，以表示主機有數據發(fā)送到從機；
（2）主機在STB端口產生一個負脈沖，以使從機進入中斷，并準備接收數據；
（3）主機將數據送8位數據端口，再設定ACK信號表示數據有效；
（4）主機檢查CHK端口，等待從機從8位端口取走數據；
（5）數據發(fā)送完成返回。
2.2 主機接收從機發(fā)送時的主機工作流程
主機接收從機發(fā)送方式時的工作流程如下：
（1）主機設置數據傳送方向控制位DIR為1，以表示主機將從從機讀取數據；
（2）主機在STB端口產生一個負脈沖，以使從機進入中斷，并準備發(fā)送數據；
（3）主機查詢CHK端口，等待從機將數據送到8位端口上；
（4）主機從8位端口上讀取數據，再設定ACK信號以表示數據已被讀��；
（5）數據接收完成返回。
2.3 從機工作流程
在主從并行通信接口工作方式下，無論從機是接收數據還是發(fā)送數據，都是在中斷（也可以是查詢方式）方式下進行的，從機的工作流程如下：
（1）進入中斷服務程序；
（2）檢查數據傳送的方向；
（3）如果DIR為0，則等待CHK信號有效，再從8位端讀取數據，讀完后設定ACK信號有效；
（4）如果DIR為1，從機將數據送到8位端上，再設定ACK為有效，并等待主機取走數據（即CHK信號有效）；
（5）退出中斷服務程序。
3 無主從雙向并行通信接口的實現
無主從雙向并行通信接口的特點是兩個單片機處在平等的地位，兩個單片機均可隨時提出申請，向對方發(fā)送數據，當然也可通過簡單的接口協議從對方讀取數據。這種情況下，就有可能出現兩個單片機同時提出使用8位端口的申請而發(fā)生沖突，從而影響雙方數據的傳送。要解決這個問題，就要求每一方必須在數據傳送之前進行檢查，以判斷8位端口是否被對方所使用，從而避免沖突的發(fā)生。圖3是無從雙向并行通信接口的原理圖。該接口中采用了5根控制信號線，其中CHK/ACK控制信號線，其中CHK/ACK控制信號線的功能可以復用。8位端口可以是P0、P1或其它8位I/O口。
在無主從雙向并行通信接口中，由于單片機A與單片機B沒有主從關系而處在平等位置，所以單片機B與單片機A的數據接收發(fā)送流程完全相同。這里只說明單片機A的數據接收發(fā)送流程。
3.1 數據發(fā)送流程
下面給出單片機A的數據發(fā)送流程：
（1）檢查CHKREQ，判斷單片機B是否提出了數據傳送申請；
（2）如果單片機B提出了申請，則轉a繼續(xù)等待；否則，單片機A提出申請，將REQ置為有效；
（3）再次檢查CHKREQ，判斷單片機B是否同
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