一种主从分布式系统和应用于该系统的并行通信方法技术方案

本发明专利技术提供了一种主从分布式系统，包括：ＰＣ１０４模块组成的主系统和多个５１单片机组成的各从系统；所述ＰＣ１０４模块组成的主系统和５１单片机组成的各从系统之间采用双口ＲＡＭ作为双方交互数据的缓冲区；还包括可编程逻辑器件。采用本发明专利技术所述系统，具有传输速率高、实时性好、可靠性高、电路简单的优点，结合可编程逻辑器件的应用，使ＰＣ１０４与多个５１单片机系统实现并行通信而不会发生地址访问冲突。本发明专利技术还提供了一种应用于所述主从分布式系统的并行通信方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式系统领域，特别是涉及一种主从分布式系统和应用于该系统的并行通信方法。
技术介绍
在许多实时工业控制和数据采集系统中，常常会采用PC104与多个51单片机构成的主从分布式系统，为使所述系统协调工作，设计并实现PC104和51单片机的接口以满足通信要求，是实现该系统的关键。现有技术的实现方案一般是采用串行通信方式，如图1所示：PC104模块上带有2个标准9针RS-232C串口，MCS-51单片机具有一个全双工串行通信接口，单片机与PC104模块通过TXD(发送数据)、RXD(接收数据)和GND(信号地)3条引线实现串口连接。另外，由于PC104串口信号是标准RS-232C电平，而MCS-51单片机要求的信号为TTL电平，因此，在相连时需要电平转换装置。采用芯片MC1488将TTL电平转换为RS-232C电平，采用芯片MC1489将RS-232C电平转换为TTL电平。RTS，CTS，DCD相连，其作用为计算机要发送便允许发送且通信线路已准备好。DTR，DSR，RI相连，其作用为计算机发出接收数据的信号(DTR＝1)，通信对方也发出准备就绪信号(DSR＝1)，并且发出要求准备接收数据的呼叫(RI＝1)。采用这种通信方式，硬件电气连接简单，适用于传输数据量不大、速度要求不高而传输距离较远的通信场合。但是这种通信方式在传输距离并不远且传输数据量大、速度要求高的通信场合就不能满足要求了。上述方案设计采用串行通信的不足之处在于：传输数据量小，速度不快。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种主从分布式系统，采用并行通信的方式实现PC104和51单片机的通信接口设计。相应的，本专利技术还提供了应用于上述系统的并行通信方法。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种主从分布式系统，包括：-->PC104模块组成的主系统；和51单片机组成的各从系统；所述PC104模块组成的主系统和51单片机组成的各从系统之间采用双口RAM作为双方交互数据的缓冲区。其中，所述PC104模块组成的主系统和51单片机组成的各从系统通过双口RAM进行并行通信。优选的，还包括：可编程逻辑器件，用于将PC104总线访问的外部地址空间分别映射到各个51单片机子系统双口RAM的存储空间中，并将PC104总线上的地址信号和读、写信号按照所映射的地址空间进行逻辑组合编程后输出，将所述输出信号作为PC104模块访问各双口RAM的片选信号。其中，所述51单片机子系统使用自身的双向口将数据线、地址线和控制线并行连接到双口RAM的相应端口，所述PC104模块的数据线、地址线和控制线连接到双口RAM另一端口的相应位置。其中，当PC104模块和各51单片机系统同时读写双口RAM不同存储空间的数据时，双口RAM的左右端口同时进行读写操作，若PC104模块和各51单片机子系统同时读写双口RAM相同存储空间的数据，则先出现请求信号一端的忙中断信号置高，进行读写操作，后出现请求信号一端的忙中断信号置低，待另一端的读写操作完成后再进行读写操作。优选的，所述双口RAM设置于所述各51单片机子系统中。本专利技术还公开了一种并行通信方法，应用于由PC104模块和至少一个51单片机组成的主从分布式系统中，包括：在PC104模块组成的主系统和51单片机组成的各从系统之间设置双口RAM作为主从系统双方交互数据的缓冲区，所述PC104模块组成的主系统和51单片机组成的各从系统通过双口RAM进行并行通信；判断PC104模块和51单片机是否同时读写不同存储空间的数据，若是：则双口RAM的左右端口同时进行读写操作；否则确定请求信号的先后，先出现请求信号一端的忙中断信号置高，进行读写操作；-->后出现请求信号一端的忙中断信号置低，待另一端的读写操作完成后再进行读写操作。优选的，还包括：设置一个可编程逻辑器件，用于将PC104总线访问的外部地址空间分别映射到各双口RAM的存储空间中，所述可编程逻辑器件将PC104总线上的地址信号和读、写信号按照所映射的地址空间进行逻辑组合编程后输出，将所述输出信号作为PC104访问双口RAM的片选信号。优选的，根据所述输出的片选信号选择对应的双口RAM，PC104模块对选定的双口RAM进行读写操作。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术在PC104与下位51单片机接口之间采用了双口RAM作为双方交互数据的缓冲区。由于双口RAM左右两个端口拥有各自的数据、地址、和控制线，允许两个独立的CPU或控制器同时异步地访问存储单元。当双方同时读写不同存储空间的数据时，双口RAM左右端口可以同时进行。若同时对相同的数据空间做读写操作，哪一端的存储请求信号先出现，则该端的忙中断信号置高，允许进行读写操作；哪一端的存储信号出现在后，则这一端忙中断信号置低，禁止读写操作，直至另一端操作结束为止。进一步，在PC104与多个51单片机构成的主从分布式系统中，为了使PC104在访问各51单片机系统的双口RAM时不发生地址访问冲突，需要将PC104总线访问的外部地址空间分别映射到各个下位机双口RAM的存储空间。本专利技术通过在接口电路中采用一个可编程逻辑器件来实现。这样，只有当PC104的地址、读、写信号符合该组合逻辑时才能有效访问到相应的双口RAM数据单元，而不会同时访问到其它51单片机系统的双口RAM数据单元。本专利技术所述的一种PC104与多个51单片机进行并行通信的接口电路设计方案。与通常采用的串行通信方式相比，具有传输数据量大、速度快的优点。利用双口RAM在PC104与51单片机之间传送数据具有传送速率高、实时性好、可靠性高、电路简单的优点；进一步结合可编程逻辑器件的应用，使PC104与多个51单片机实现并行通信而不会发生地址访问冲突，实现数据的同步传输。-->附图说明图1是现有技术单片机与PC104总线串行通信接口电路示意图；图2是本专利技术一种主从分布式系统第一实施例的结构图；图3是本专利技术一种主从分布式系统第二实施例的结构图；图4是本专利技术一种应用于由PC104模块和至少一个51单片机组成的主从分布式系统中的并行通信方法实施例的流程图；图5是51单片机与PC104总线并行通信接口电路的实例示意图。具体实施方式PC104是一种工业计算机总线标准。PC104有两个版本，8位和16位。它与一般PC机(个人计算机)是完全兼容的，只是PC104比一般PC机的集成度更高，在90×96mm大小的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板上，就集成了CPU(中央处理单元)、DRAM(动态存储器)、显示、IDE、USB口、串口、并口、网口、软驱接口等，用户在桌面PC系统中能够找到的每一种功能，都可以在PC104中实现，并且软件也易于配置。PC104可以运行DOS、Windows以及众多的实时操作系统，这些特点使得PC104的软硬件配置实现起来非常容易。用PC104构建的系统体积非常小巧，但功能却十分强大。此外，它具有极低的功耗(典型模块为1-2瓦)和堆栈的总线形式(决定了其高可靠性)，因而其稳固性、可靠性要比一般的PC机及插卡式的工控板高得多，受到了众多从事嵌入式产品生产厂商的欢迎，在嵌入式系统领域被广泛应用。PC104总线是嵌入式PC机所用的总线标准。有两个总线插本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主从分布式系统，其特征在于，包括：　ＰＣ１０４模块组成的主系统；　和５１单片机组成的各从系统；　所述ＰＣ１０４模块组成的主系统和５１单片机组成的各从系统之间采用双口ＲＡＭ作为双方交互数据的缓冲区。

【技术特征摘要】
1、一种主从分布式系统，其特征在于，包括：PC104模块组成的主系统；和51单片机组成的各从系统；所述PC104模块组成的主系统和51单片机组成的各从系统之间采用双口RAM作为双方交互数据的缓冲区。2、如权利要求1所述的主从分布式系统，其特征在于：所述PC104模块组成的主系统和51单片机组成的各从系统通过双口RAM进行并行通信。3、如权利要求1所述的主从分布式系统，其特征在于，还包括：可编程逻辑器件，用于将PC104总线访问的外部地址空间分别映射到各个51单片机子系统双口RAM的存储空间中，将PC104总线上的地址信号和读、写信号按照所映射的地址空间进行逻辑组合编程后输出，将所述输出信号作为PC104模块访问各双口RAM的片选信号。4、如权利要求1所述的主从分布式系统，其特征在于：所述51单片机子系统使用自身的双向口将数据线、地址线和控制线并行连接到双口RAM的相应端口，所述PC104模块的数据线、地址线和控制线连接到双口RAM另一端口的相应位置。5、如权利要求1或2或3或4任一所述的主从分布式系统，其特征在于：当PC104模块和各51单片机子系统同时读写双口RAM不同存储空间的数据时，双口RAM的左右端口同时进行读写操作，若PC104模块和各51单片机子系统同时读写双口RAM相同存储空间的数据，则先出现请求信号一端的忙中断信号置高，进行读写操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：单晟，徐秉娴，杜庆，刘黎明，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]