智能儀表的一種數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1、智能儀表的一種數(shù)據(jù)交換技術(shù)鄭 偉( 南京師范大學(xué)地科院 ，南京市，210097 )摘 要：介紹了智能儀表中的雙CPU數(shù)據(jù)交換技術(shù)，這種方法是基于非易失性存儲器E2PROM X24C16的數(shù)據(jù)交換的方法，它具有編程簡單、性能可靠和調(diào)試簡便的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；X24C16；協(xié)議0 引言隨著單片機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，基于單片機(jī)的測控儀表也變得十分復(fù)雜、功能日趨多樣化并且很完善，性能價格比更高。復(fù)雜的系統(tǒng)往往帶來許多問題，編程繁瑣、調(diào)試?yán)щy、可靠性低等，將一個應(yīng)用系統(tǒng)劃分成任務(wù)單一的模塊，使每個模塊編程簡單，性能可靠，抗干擾性能強(qiáng)，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)和編程時間。解決功能模塊間的數(shù)據(jù)交換問題，是本文所要討論

2、的，以某測試儀為例，簡要探討了基于非易失性存儲器E2PROM X24C16的數(shù)據(jù)交換的方法。1 硬件系統(tǒng)按功能的模塊化設(shè)計(jì)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)各部分所要完成的主要功能，劃分為相對獨(dú)立的智能模塊。相互之間數(shù)據(jù)交換通過X24C16來完成。如下圖：2應(yīng)用系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89C2051單片機(jī)，其為20腳封裝，本身帶有2K FLASH EPROM的單片機(jī)，除了少了兩個并口外，具備MCS-51系列單片機(jī)所有功能。因?yàn)槠潴w積小，功能強(qiáng)，得到廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)1完成被測信號的實(shí)時采集、計(jì)算與鍵盤的掃描，單片機(jī)2實(shí)現(xiàn)被測參數(shù)工程量的顯示、與上位PC機(jī)通訊和打印輸出功能。X24C16架起數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄海瑔纹瑱C(jī)

3、1和單片機(jī)2分別由其I/O口的兩條線連到X24C16的SDA和SCK的輸入端，用于向X24C16讀寫數(shù)據(jù)。1.1 讀寫操作的協(xié)議各單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，必須根據(jù)狀態(tài)信息來控制自己的下一步操作，即進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，要通過軟件、硬件的配合才能避免造成錯誤，保證對X24C16的操作不會造成競爭沖突。因此，兩單片機(jī)之間還要加一條聯(lián)絡(luò)線，如上圖所示的狀態(tài)線。在編制軟件時，還必須遵從以下協(xié)議：單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸要通過X24C16，協(xié)議不允許雙方同時對X24C16進(jìn)行操作，單片機(jī)之間必須根據(jù)狀態(tài)信息來控制自己的操作。1.2 寫操作協(xié)議的執(zhí)行過程單片機(jī)1向X24C16寫數(shù)據(jù)過程：首先將數(shù)據(jù)讀狀態(tài)線置低電平“0”，

4、表示正在占用X24C16。然后將數(shù)據(jù)寫入X24C16的存儲器單元，完成后再將狀態(tài)線置高電平，釋放X24C16。1.3 讀操作協(xié)議的執(zhí)行過程單片機(jī)2從X24C16讀取數(shù)據(jù)。首先檢測狀態(tài)線是否被占用，如沒被占用，則將狀態(tài)線置低電平“0”，表示正在占用X24C16。然后從X24C16的存儲器單元讀出數(shù)據(jù)，完成后再將狀態(tài)線置高電平，釋放X24C16。注意：初始時，應(yīng)當(dāng)使?fàn)顟B(tài)線為高電平，否則將產(chǎn)生錯誤操作，使系統(tǒng)出錯。2 X24C16的讀寫操作X24C16是一種具有2KB存儲容量的串行EPROM，具有體積小、功耗低，可掉電保護(hù)等特點(diǎn)。當(dāng)要對X24C16的存儲單元寫入數(shù)據(jù)時，每寫入一個字節(jié)，所要操作的數(shù)據(jù)

5、格式由3個字節(jié)組成，第1字節(jié)為： 1 0 1 0 A10 A9 A8 R/W A1、A2、A3為地址位，R/W為讀寫位 2第2字節(jié) A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0其中：1010碼是X24C16的器件地址，A7-A0是從地址，A10、A9、A8為X24C16的高位地址。第2字節(jié)是X24C16的低8位地址，第3字節(jié)是要寫入到X24C16的數(shù)據(jù)，特別注意，每個字節(jié)后一定要跟一個應(yīng)答信號。以下給出X24C16的讀寫匯編源程序如下（已通過調(diào)試）：;*; 向X24C16 寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)子程序;*WR24: ACALL STA24 發(fā)起始信號mov a,addwh 存儲單元地址高位clr c

6、rlc aorl a,#0a0h ; 器件碼1010acall send 發(fā)送mov a,addwl 存儲單元地址低8位acall sendMOV A,DATA 數(shù)據(jù)在DATA中acall send 發(fā)送acall STOP 發(fā)終止信號RET;*; 24C16 讀出子程序;*RD24: ACALL STA24mov a,addrhclr crlc aorl a,#0A0h ; special code for read(0a1h) acall sendmov a,addrlacall sendacall sta24mov a,#0A1hacall sendacall readmov data,

7、aacall stopRET;*; 啟動 24C16(發(fā)I2C總線起始信號);*STA24: setb sclsetb sdanopclr sdanopnopnopclr sclnopret;*; 24C16 關(guān)閉（發(fā)I2C總線終止信號）;*STOP: clr sdanopnopsetb sclnopnopsetb sdanopnopnopclr sclnopret;*; 24C16寫入;*send: MOV R7,#08Hclr scllop: RLC Amov sda,cnopnopsetb sclnopnopclr scldjnz r7,lopsetb sda 應(yīng)答信號setb scln

8、opnoplop1: mov c,sdajc lop1clr sclret;*; 按位讀出每一位;*READ: MOV R7,#08Hclr sclRLP: nopnopsetb sclnopmov c,sdarlc anopnopclr scldjnz r7,rlpclr sda 應(yīng)答信號nopnopsetb sclret3 結(jié)束語基于串行E2PROM X24C16為數(shù)據(jù)交換技術(shù)的設(shè)計(jì)方法，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特點(diǎn)。將應(yīng)用系統(tǒng)以功能模塊劃分，使各模塊的任務(wù)比較單一，既具有獨(dú)立性，又降低了編程的工作量，提高了可靠性也方便了調(diào)試。與傳統(tǒng)的基于雙口RAM的數(shù)據(jù)交換方式相比，具有操作簡單，價格低

9、廉的特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：1. XICOR 非易失性器件使用手冊 P&S 武漢力源電子股份公司 19962. 夏繼強(qiáng) 沈德金 編著. 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教程（二）；北京航空航天大學(xué)出版社，2001作者簡介：鄭 偉，男，（1960年生），江蘇南京人，講師，從事計(jì)算機(jī)教學(xué)、科研方面的相關(guān)工作，發(fā)表文章多篇。An technique of the data exchange in the intelligent instrument systemZheng Wei(.Nanjing normal university，Nanjing 210097，China )Abstract: The technique of data exchange between dual single chip processor in the2intelligent instrument system was introduced. The technique was based