專利名稱：單片機(jī)通信模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單片機(jī)通信模塊，主要用于信息通信。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的單片機(jī)因?yàn)榕渲迷蚧蛘叱杀疽蛩仄淝度胧胶诵淖陨泶?、SPI和 1 等硬件通訊接口不夠用(或沒有)時(shí)，會(huì)影響到單片機(jī)的通信能力。通常采用的方法包括①采用硬件UART進(jìn)行異步串行通信。這是一種占用口線少，有效、可靠的通信方式；但遺憾的是許多小型單片機(jī)沒有硬件UART，有些也只有1個(gè)UART，如果系統(tǒng)還要與上位機(jī)通信的話，硬件資源是不夠的。這種方法一般用于單片機(jī)有UART且不需與外界進(jìn)行串行通信或采用雙UART單片機(jī)的場合。②采用片內(nèi)SPI接口或2C總線模塊串行通信形式。SPI/lt 接口具有硬件簡單、軟件編程容易等特點(diǎn)，但目前大多數(shù)單片機(jī)不具備硬件SPI/fC模塊。 ③利用軟件模擬SPI/fC模式通信，這種方式很難模擬從機(jī)模式，通信雙方對每一位要做出響應(yīng)，通信速率與軟件資源的開銷會(huì)形成一個(gè)很大的矛盾，處理不好會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能急劇下降。這種方法只能用于通信量極少的場合。④口對口并行通信，利用單片機(jī)的口線直接相連，加上1 2條握手信號(hào)線。這種方式的特點(diǎn)是通信速度快，1次可以傳輸4位或 8位，甚至更多，但需要占用大量的口線，而且數(shù)據(jù)傳遞是準(zhǔn)同步的。在一個(gè)單片機(jī)向另一個(gè)單片機(jī)傳送1個(gè)字節(jié)以后，必須等到另一個(gè)單片機(jī)的接收響應(yīng)信號(hào)后才能傳送下一個(gè)數(shù)據(jù)。一般用于一些硬件口線比較富余的場合。⑤利用雙口 RAM作為緩沖器通信。這種方式的最大特點(diǎn)就是通信速度快，兩邊都可以直接用讀寫存儲(chǔ)器的指令直接操作；但這種方式需要大量的口線，而且雙口 RAM的價(jià)格很高，一般只用于一些對速度有特殊要求的場合。 從上面幾種方案來看，各種方法對硬件都有很大的要求與限制，特別是難以在功能簡單的單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)，限制了單片機(jī)的通信能力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡潔，高效實(shí)用成本低的單片機(jī)通信模塊。本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該單片機(jī)通信模塊，包括鐵電存儲(chǔ)器、第一電阻、第二電阻、單片機(jī)一和單片機(jī)二，單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，其特征在于鐵電存儲(chǔ)器的時(shí)鐘腳分別與單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，鐵電存儲(chǔ)器的時(shí)鐘腳還通過第一電阻與電源連接，鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線分別與單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線還通過第二電阻與電源連接，單片機(jī)一與單片機(jī)二之間還連接有指示線和通知線。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理簡潔，高效實(shí)用，通信效率高，成本低。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的鐵電存儲(chǔ)器是美國Ramtran公司剛剛推出的一種新型非易失性存儲(chǔ)器件，簡稱FRAM。與普通EEPR0M、Flash-R0M相比，它具有不需寫入時(shí)間、讀寫次數(shù)無限，沒有分布結(jié)構(gòu)可以連續(xù)寫放的優(yōu)點(diǎn)，因此具有RAM與EEPROM的雙重特性，而且價(jià)格相對較低。現(xiàn)在大多數(shù)的單片機(jī)系統(tǒng)配備串行EEPROM用來存儲(chǔ)參數(shù)。如果用 1片F(xiàn)RAM代替原有EEPR0M，使它既能存儲(chǔ)參數(shù)，又能作串行數(shù)據(jù)通信的緩沖器。兩個(gè)(或多個(gè))單片機(jī)與1片F(xiàn)RAM接成多主-從的1 總線方式，增加幾條握手線，即可得到簡單高效的通信硬件電路。在軟件方面，只要解決好I2C多主-從的控制沖突與通信協(xié)議問題，即可實(shí)現(xiàn)簡單、高效、可靠的通信了。技術(shù)方案本實(shí)施例線路如圖1所示，單片機(jī)一 ICl (型號(hào)為W78LE52)和單片機(jī)二 IC2 (型號(hào)為共用1片1 接口的鐵電存儲(chǔ)器IC3 (具體型號(hào)為FMMCL16)組成二主一從的1 總線控制方式，單片機(jī)一 ICl數(shù)據(jù)端口的Pl. 2腳、P3. 2腳分別與單片機(jī)二 IC2數(shù)據(jù)端口的P51腳、 P50腳連接作握手信號(hào)線。用于總線控制的握手線(A線)為指示線A，主要用于獲取總線控制權(quán)與判別總線是否“忙”；另一個(gè)握手線(B線)為通知線B，主要用于通知對方取走數(shù)據(jù)。 鐵電存儲(chǔ)器IC3的時(shí)鐘腳SCL分別與單片機(jī)一 ICl數(shù)據(jù)端口的Pl. 1腳和單片機(jī)二 IC2數(shù)據(jù)端口的P61腳連接，鐵電存儲(chǔ)器IC3的時(shí)鐘腳SCL還通過第一電阻Rl與電源VCC連接； 鐵電存儲(chǔ)器IC3的數(shù)據(jù)線SDA分別與單片機(jī)一 ICl數(shù)據(jù)端口的Pl. 0腳和單片機(jī)二 IC2數(shù)據(jù)端口的P60腳連接，鐵電存儲(chǔ)器IC3的數(shù)據(jù)線SDA還通過第二電阻R2與電源VCC連接。I2C總線仲裁由于我們采用的是二主一從的I2C總線方式，因此防止兩個(gè)主機(jī)同時(shí)去操作從機(jī)(防沖突)是一個(gè)非常重要的問題。帶有硬件1 模塊的器件一般是這樣的， 器件內(nèi)部有1個(gè)總線仲裁器與總線超時(shí)定時(shí)器當(dāng)總線超時(shí)定時(shí)器超時(shí)后指示總線空閑， 這時(shí)單片機(jī)可以發(fā)出獲取總線命令，總線仲裁器通過一系列操作后確認(rèn)獲取總線成功或失??；超時(shí)定時(shí)器清零，以后的每一個(gè)SCL狀態(tài)變化對總線所有主機(jī)的超時(shí)定時(shí)器進(jìn)行清零， 以防止它溢出，指示總線正處于“忙”狀態(tài)，直到一個(gè)主機(jī)對總線控制結(jié)束不再產(chǎn)生SCL脈沖；超時(shí)定時(shí)器溢出，總線重新回到“空閑”狀態(tài)。但是目前大多數(shù)單片機(jī)沒有配備硬件1 模塊，而且當(dāng)2個(gè)主機(jī)的工作頻率相差較大時(shí)，超時(shí)定時(shí)器定時(shí)值只能設(shè)為較大的值，這樣也會(huì)影響總線的使用效率。下面介紹一種用軟件模擬1 總線仲裁的方式(1 讀寫操作程序的軟件模擬十分多見，這里不再多述)用1條握手線A，流程圖如圖2所示，當(dāng)A線高電平時(shí)，指示總線空閑；當(dāng)其中一個(gè)主機(jī)要獲取總線控制權(quán)時(shí)，先查詢總線是否空閑，“忙”則退出，空閑則向A線發(fā)送一個(gè)測試序列(如1000101011001011 )，在每次發(fā)送位“ 1，，后讀取的A線狀態(tài)。如果讀取狀態(tài)為“0”，馬上退出，說明有其它器件已經(jīng)搶先獲取總線；如果一個(gè)序列讀取的A線狀態(tài)都正確，則說明已成功獲得總線控制權(quán)，這時(shí)要拉低A線以指示總線 “忙”，直到讀寫高A線，使總線回到“空閑”狀態(tài)。不同的主機(jī)采用不同的測試序列，或產(chǎn)生隨機(jī)測試序列，測試序列長度可以選得長一些，這樣可以增加仲裁的可靠性。通信流程首先，要在FRAM里劃分好各個(gè)區(qū)域，各個(gè)單片機(jī)的參數(shù)區(qū)、數(shù)據(jù)接收區(qū)等。然后，單片機(jī)可以向另一個(gè)單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，發(fā)送完畢之后通過向握手線B發(fā)送1個(gè)脈沖通知對方取走數(shù)據(jù)；接收方讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理后，向FRAM內(nèi)發(fā)送方的數(shù)據(jù)接收區(qū)寫入回傳數(shù)據(jù)或通信失敗標(biāo)志，再向握手線B發(fā)送1個(gè)脈沖回應(yīng)發(fā)送方。 優(yōu)點(diǎn)及效果①簡單。占用單片機(jī)口線少(SCL、SDA、握手線A、握手線B)。②通用。軟件模擬1 主機(jī)方式，可以在任何種類的單片機(jī)之間通信。③高效。由于采用數(shù)據(jù)緩沖，可以在不同時(shí)鐘頻率、不同速度的單片機(jī)之間通信；讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，可以1 總線的最高速度進(jìn)行，可以實(shí)現(xiàn)1次傳送大量數(shù)據(jù)；在一個(gè)單片機(jī)向FRAM傳送數(shù)據(jù)時(shí)，另一個(gè)單片機(jī)無須一一作出響應(yīng)或等待，可以進(jìn)行其它程序操作，提高軟件工作效率。④靈活。通信硬件接口對于各個(gè)單片機(jī)是對等的，通過軟件配置，每個(gè)單片機(jī)既可以根據(jù)需要主動(dòng)發(fā)送通信， 也可以只響應(yīng)其它單片機(jī)的呼叫。⑤容易擴(kuò)展。通過增加地址識(shí)別線，修改通信協(xié)議，即可做到多機(jī)通信。
權(quán)利要求1. 一種單片機(jī)通信模塊，包括鐵電存儲(chǔ)器、第一電阻、第二電阻、單片機(jī)一和單片機(jī)二， 單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，其特征在于鐵電存儲(chǔ)器的時(shí)鐘腳分別與單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，鐵電存儲(chǔ)器的時(shí)鐘腳還通過第一電阻與電源連接，鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線分別與單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線還通過第二電阻與電源連接，單片機(jī)一與單片機(jī)二之間還連接有指示線和通知線。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單片機(jī)通信模塊，包括鐵電存儲(chǔ)器、第一電阻、第二電阻、單片機(jī)一和單片機(jī)二，單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，其特征在于鐵電存儲(chǔ)器的時(shí)鐘腳分別與單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，鐵電存儲(chǔ)器的時(shí)鐘腳還通過第一電阻與電源連接，鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線分別與單片機(jī)一的數(shù)據(jù)端口和單片機(jī)二的數(shù)據(jù)端口連接，鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線還通過第二電阻與電源連接，單片機(jī)一與單片機(jī)二之間還連接有指示線和通知線。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理簡潔，高效實(shí)用，通信效率高，成本低。
文檔編號(hào)G05B19/042GK202018576SQ20112011500
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者何朝勤 申請人:杭州華光電氣有限公司