单片机多机通信实现

第 1 页 共 2 页 FPGA的单片机多机串行通信网络

随着测控技术的进展，由多构成的测量控制网络在测控领域的应用越来越广泛。单片机之间的数据交换通常采纳串行通信方式，衔接方式多采纳拓扑结构。该结构中单片机通过一组数据线相衔接，全部单片机共用一组数据线；通信时要对从单片机举行编址，主单片机通过不同的地址来拜访从单片机。因为惟独一组数据线，那么在同一时光内，主单片机只能和一个单片机举行通信。假如要拜访一遍从单片机，那么主单片机要首先发送某一个从单片机的拜访指令，等其应答后才干拜访下一个从单片机。这样就铺张了大量的时光，降低了测控系统的工作效率。在某些监督计算机控制系统(SCC)和集散型控制系统(DCS)中，主单片机常常需要同时拜访从单片机，要求从单片机能同时响应主单片机的拜访指令，此时拓扑型总线结构就不能满足要求。

随着技术和技术的进展，技术以其独有的优势，在电子设计领域得到越来越广泛的应用。FPGA具有集成度高、体积小和功耗低等优点，而且还具实用户可编程能力。采纳FPGA器件可以大大缩短开发周期，削减资金投入，实现片上可编程系统(SOPC)的设计。同时，测控系统中用法串行扩展通信的趋势越来越突出，但是传统总线拓扑结构较低的响应效率已经不能满足复杂系统的要求。本文的主要目的是基于FPGA设计一个集成16个容易UART(通用异步接收发送设备)的模块，该模块采纳语言描述。主单片机通过并口与FPGA相连，FPGA通过16个UART分离与16个从单片机相连，实现单片机串行通信网络系统。

1 系统硬件总体设计

系统设计要求主单片机能同时控制从单片机，并且能同时采集从单片机上传的信息，举行推断并传送给上位机。主单片机功能主要有：

①与上位机通信，接收上位机指令并解析；

②按照上位机指令，向下控制从单片机；

③监测从单片机中上传的各种指标是否符合要求；

④提供告警显示。

・１０４・　科技论坛　

基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机　的ＣＡＮ总线的多机通信　刘永冒　（罗定职业技术学院，广东罗定５２７２００）　摘要：传统的温度控制系统多用ＲＳ一４８５总线组网，但可靠性差、维护成本高、传输距离受限。另外温度传感器多采集模拟信号。测　温精度低，控制策略简单。ＣＡＮ　４－线是目前最流行的现场　４－线技术，它具有可靠性高、价格低廉、实时性强等优点，在自动控制领域广泛应　用。主要介绍了基于ＣＡＮ总线的多机通信，该系统中智能节点的设计是其核心部分，控制信息的打包和传输。外围电路主要包括三部分：　温度采集控制部分、键盘控制显示部分和反馈调节控制部分。其中每个部分的信息都是通过ＣＡＮ总线的智能节点作为载体而传输和控　制的。　关键词：ＡＴ８９Ｃ５１单片机；ＣＡＮ总线；多机通信　１棚谜　目前，在工业控制系统中，ＣＡＮ总线在完成现场的智能仪器　仪表、控制器、执行器等底层设备间数据通信方面正发挥着巨大作　用；同样ＣＡＮ总线在农业、养殖业领域也发挥着重要作用【１］。本文　就是利用ＣＡＮ总线进行测量、检测温度这一非电量在农业中的应　用。本文采用了ＣＡＮ总线自动调节育苗室内温度，使人们在家就　

项目的研究提供了一定的实验依据。　２系统硬件设计　２．１系统整体设计方案。在本设计中，主要通过采用普通单片　机ＡＴ８９Ｃ５１做为主控制器，ＳＪＡ１０００和ＰＣＡ８２Ｃ２５０分别为ＣＡＮ　协议控制器和ＣＡＮ　ｅ２，线驱动器，而具体功能单元主要用于显示温　度和反馈调节部分∞。用于显示温度的外部温度传感器采用数字　式温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０。反馈调节部分主要由两个发光二极管来　实现，当温度在设置温度门限之外，相应的灯光代表实际中控制加　热装置或制冷装置。另外，采用　矩阵键盘设置上下限温度值，　不仅节省Ｉ／Ｏ口资源，而且操作简便。根据系统原理，电路主要由　四大部分组成：智能ＣＡＮ节点部分、输入控制部分、输出控制部分　ｌ　ｉ｝＿　：　ｆ器ｌ＋一　—　］　图１系统整体结构图　

单片机与单片机之间的双向通信

在现代电子技术领域，单片机扮演着至关重要的角色。它们广泛应用于各种智能设备和控制系统中，从家用电器到工业自动化，从汽车电子到医疗设备，几乎无处不在。而在很多复杂的应用场景中，常常需要多个单片机之间进行通信，以实现协同工作和数据共享。其中，单片机与单片机之间的双向通信就是一种常见且关键的技术。

那么，什么是单片机之间的双向通信呢？简单来说，就是两个或多个单片机能够相互发送和接收数据。想象一下，有两个单片机，就像是两个在对话的“小伙伴”，它们可以互相告诉对方自己的状态、采集到的数据或者发出控制指令，从而共同完成一个复杂的任务。

实现单片机之间双向通信的方式有多种，常见的包括串行通信和并行通信。

串行通信就像是单车道的公路，数据一位一位地按顺序传输。它的优点是只需要少数几根线就能实现通信，节省了硬件资源，常见的串行通信方式有 UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（集成电路总线）等。

UART 是一种比较简单和常用的串行通信方式。它不需要时钟信号，通过起始位、数据位、校验位和停止位来组成一帧数据进行传输。在两个单片机之间使用 UART 通信时，需要分别设置好波特率、数据位长度、校验方式和停止位长度等参数，只有这些参数匹配，才能正确地收发数据。

SPI 则相对复杂一些，它需要四根线：时钟线（SCK）、主机输出从机输入线（MOSI）、主机输入从机输出线（MISO）和片选线（CS）。SPI 通信速度较快，适合于高速数据传输的场景。

I2C 只需要两根线，即串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL），通过地址来区分不同的从设备，实现多设备通信。

并行通信则像是多车道的公路，可以同时传输多位数据。它的传输速度快，但需要更多的引脚，硬件成本较高，并且在长距离传输时容易受到干扰。

在实际应用中，选择哪种通信方式取决于具体的需求。如果对通信速度要求不高，而硬件资源有限，UART 或者 I2C 可能是较好的选择；如果需要高速传输大量数据，SPI 或者并行通信可能更合适。

单片机多机通信网络改进及数据通信容错技术

[摘 要]对单片机数据通信网络物理结构进行改进，实现多机自主通信。 以单片机串行口为基础，实现数据通信的容错技术。

[关键词]数据通信 单片机 网络结构

中图分类号：tn 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）22-0219-01

在目前单片机组成的嵌入式控制系统中，所谓的多机通信是指上位机与下位机之间的主从模式的通信，一个单片机系统为主机，n个应用系统为从机，从机之间不能进行通信。目前单片机通信存在通信网络模式简单，数据的通信速率低，没有容错技术等缺点。mcs-51单片机串行接口sbuf，由scon控制为用于多机通信的工作方式。当sm2=1，出现两种情况：接收到第9位数据为1 时，数据才装入sbuf，并置ri=1，向cpu发出中断请求；如果接收到第9位数据为0时，则不发生中断，信息被丢失；若sm2=0，则接收到的第9位数据无论是0还是1，都产生ri =1中断标志，接收到的数据装入sbuf中。多机通信过程安排如下：

①使所有的从机sm2=1，处于接收地址状态；②主机发一帧地址信息，从机接收到地址帧后，将与本从机的地址进行比较，使本机sm2=0，地址不符合的从机保持sm2=1，退出本次通信；③主机发送的数据或命令，以第九位为0表示。主从模式的多机通信的拓扑结构，主机的rxd与所有从机的txd端相连，而主机的txd与所有的从机的rxd端连接，如图1所示。 一、网络结构的改进

主从模式的多机通信在拓扑结构中，主机只有一个且固定不变，从机是多个，它们之间不能通信。在新的多机通信网络中，没有真正的主机和从机之分，所有的结点都是平权的。总线也是两条，一根作为主机发送信息，从机接收；另一根是从机发送信息，主机接收。每一个结点的机器既是从机，又是潜在的主机。非主动通信状态时，为从机状态。需要通信时，改变连线的接法，并使自己变为主机状态。主机状态：它的txd端与所有从机的rxd连接，它的rxd与所有从机的txd连接，以便发送从机地址，与从机建立通信联系，完成交流信息的目的。 本次通信完毕后，自动降为从机状态，并且线路的连接方式也变成从机连接。从机状态：它的txd与所有从机的txd连载一条总线上，连接到主机的rxd端，它的rxd连接到主机的txd。其拓扑结构如图2所示。