基于多cpu方式的自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)

　　為了使系統(tǒng)具有更高的可靠性以及小型化，我們將采用RAMTRON的新型多功能芯片： FM3808,一種將掉電非遺失、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、系統(tǒng)監(jiān)控于一體的高性能芯片。它具有以下特點(diǎn)：*32K/8 BIT 非易失RAM*高達(dá)100億次的讀寫(xiě)次數(shù)*寫(xiě)無(wú)延時(shí)*數(shù)據(jù)可保存10年*內(nèi)置低電壓保護(hù)*實(shí)時(shí)時(shí)鐘*后備電源切換*可編程時(shí)鐘日歷報(bào)警*可編程看門(mén)狗定時(shí)器*電源監(jiān)測(cè)*可編程中斷輸出*可編程CPU復(fù)位或中斷*5V工作電壓*后備電壓可低至5V*動(dòng)態(tài)電流25mA*時(shí)鐘后備電流1uA

　　4、選擇FM24C16作為多CPU通訊中樞

　　在確立以多CPU方式作為系統(tǒng)主控方案后，需要解決一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題，那就是CPU之間的通訊。讓我們先來(lái)比較一下幾種數(shù)據(jù)交換的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　4.1 幾種單片機(jī)之間的通信方式的可行性分析

　　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;但在本文提出的4門(mén)控制器方式中，一個(gè)CPU的UART要完成與上位機(jī)的通訊，一個(gè)CPU的UART負(fù)責(zé)與485讀卡器或232讀卡器之間的通訊，可見(jiàn)硬件資源是不夠的。這種方法不適合本例。

　　采用片內(nèi)SPI接口或2C總線模塊串行通信形式。SPI/I2C接口具有硬件簡(jiǎn)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/I2C模塊。特別是我們采用的通用廉價(jià)的89X52系列單片機(jī)。這種方法也不可行。口對(duì)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，但是并行RAM需要占用大量的口線(數(shù)據(jù)線+地址線+讀寫(xiě)線+片選線+握手線)，一般在16條以上。這是一個(gè)讓人望而生畏的數(shù)字，而且會(huì)大大增加PCB面積并給布線帶來(lái)一定的困難。這有悖于將CPU口線用于擴(kuò)展口線的特點(diǎn)。使實(shí)際需要的口線不夠用，因此也是不可行的。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(xiě)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。同樣不予考慮。利用自定串行通訊協(xié)議在CPU間進(jìn)行通訊。這是在FM24C16未面世以來(lái)，最符合本文提出的4門(mén)控制器的一種方式，且已正常應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)中。雖然可以滿足本系統(tǒng)的需要，占用口線少，使用靈活，但調(diào)試相當(dāng)繁瑣，因?yàn)椴坏_解決好中斷的請(qǐng)求問(wèn)題，還要精心調(diào)試時(shí)序以及通訊協(xié)議，尤其是在3個(gè)CPU間的通訊當(dāng)中，單片機(jī)要傳遞的每一位或每一個(gè)字節(jié)做出響應(yīng)，通信數(shù)據(jù)量較大時(shí)會(huì)耗費(fèi)大量的軟件資源，這在一些實(shí)時(shí)性要求高的地方是不允許的。況且沒(méi)個(gè)CPU都有各自的任務(wù)，如果將太多的軟件資源用于數(shù)據(jù)交換，則失去了采用多CPU方案的意義。

　　4.2 FM24C16的特點(diǎn)

　　針對(duì)自定串行通訊協(xié)議存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)想若是在單片機(jī)之間增加1個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器，大批數(shù)據(jù)先寫(xiě)入緩沖區(qū)，然后再讓對(duì)方去取，各個(gè)單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)緩沖器都是主控模式，這樣必然會(huì)大大提高通信效率。不選擇EEPROM是因?yàn)槠渥x寫(xiě)次數(shù)有限且速度慢，而串行數(shù)據(jù)緩沖的RAM不但難以買(mǎi)到而且價(jià)格很高。移位寄存器也可以做數(shù)據(jù)緩沖器，但目前容量最大的也只128位，因?yàn)槭?ldquo;先進(jìn)先出”結(jié)構(gòu)，所以不管傳遞數(shù)據(jù)多少，接收方必須移完整個(gè)寄存器，靈活性差而且大容量的移位寄存器也是少見(jiàn)難買(mǎi)的。

　　而隨著美國(guó)Ramtran公司一種被稱為“鐵電存儲(chǔ)器”( 簡(jiǎn)稱FRAM)的新型非易失性存儲(chǔ)器件的推出，給我們帶來(lái)了解決方法。其中的FM24C16應(yīng)用于本文的4門(mén)控制器就再合適不過(guò)了。不需寫(xiě)入時(shí)間、讀寫(xiě)次數(shù)無(wú)限沒(méi)有分布結(jié)構(gòu)可以連續(xù)寫(xiě)放的優(yōu)點(diǎn)，具有RAM與EEPROM的雙得特性價(jià)格較低因此我們可以將3個(gè)CPU 與1片F(xiàn)RAM接成多主-從的I2C總線方式，加上幾條握手線，軟件方面解決好I2C多主-從的控制沖突與通信協(xié)議問(wèn)題，即可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效、可靠的通信。

　　結(jié)論：

　　本文給出的基于多cpu方式的4門(mén)控制器，一方面充分利用鐵電存儲(chǔ)器FM3808非易失RAM及融合時(shí)鐘、監(jiān)控與一體的多功能特點(diǎn)，另一方面將FM24c16的讀寫(xiě)速度快、讀寫(xiě)次數(shù)巨大的特點(diǎn)完美的嵌入到3個(gè)cpu間的通訊當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了多cpu系統(tǒng)使用靈活、編程方便、資源豐富的多快好省的優(yōu)越性。