C8051 F1 20與RS422息線的時(shí)鐘同步技術(shù)

引 言
由于指令的速度不斷加快，單片機(jī)在各個(gè)方面的性能大為提高，比如多個(gè)單片機(jī)之間的時(shí)鐘同步。Silicon Labs公司的C8051F系列單片機(jī)的執(zhí)行速度最高可以達(dá)到100MIPS，這使得更高精度的時(shí)鐘同步成為可能。時(shí)鐘同步是一個(gè)在多單片機(jī)相互配合時(shí)經(jīng)常遇到的問題，主要有兩種同步方式――絕對(duì)同步和相對(duì)同步。絕對(duì)同步是指各個(gè)控制器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間進(jìn)行同步，比如北京時(shí)間、華盛頓時(shí)間等等；而相對(duì)時(shí)鐘同步是指各個(gè)單片機(jī)和一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)鐘進(jìn)行同步，與外界的時(shí)間沒有聯(lián)系。本文主要針對(duì)RS422總線組成的網(wǎng)絡(luò)的高精度時(shí)鐘同步問題，提出了一種相對(duì)時(shí)鐘同步解決方案。

1 整體框架結(jié)構(gòu)
RS422網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)單片機(jī)的連接如圖1所示。這是一個(gè)典型的“一主多從”式結(jié)構(gòu)：主單片機(jī)通過向從單片機(jī)發(fā)送命令，實(shí)現(xiàn)管理功能；從單片機(jī)主要執(zhí)行具體的功能，比如數(shù)據(jù)采集、D／A轉(zhuǎn)換輸出等。為了使多個(gè)單片機(jī)能夠同步工作，需要一種同步方式，所以從單片機(jī)不但要實(shí)現(xiàn)各自的具體功能，而且還要能夠進(jìn)行多個(gè)單片機(jī)的時(shí)鐘同步。本方案設(shè)計(jì)了從單片機(jī)的幾種工作狀態(tài)。R和T分別表示R+、R-和T+、T-。

2 從單片機(jī)的狀態(tài)機(jī)
本文重點(diǎn)介紹系統(tǒng)時(shí)鐘同步功能的實(shí)現(xiàn)，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)必定要實(shí)現(xiàn)其他的功能，比如數(shù)據(jù)采集、模擬量輸出等。主單片機(jī)的作用是控制從單片機(jī)工作，所以要使從單片機(jī)具有不同的工作狀態(tài)。本文設(shè)計(jì)了3種工作狀態(tài)：準(zhǔn)備態(tài)、時(shí)鐘同步態(tài)、工作態(tài)。3種工作狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換過程如圖2所示。圖中，①代表主單片機(jī)向從單片機(jī)發(fā)送“工作”命令；②代表主單片機(jī)向從單片機(jī)發(fā)送“時(shí)鐘同步”命令；③代表主單片機(jī)向從單片機(jī)發(fā)送“工作態(tài)向時(shí)鐘同步態(tài)轉(zhuǎn)換”命令；④代表主單片機(jī)向從單片機(jī)發(fā)送“時(shí)鐘同步態(tài)向工作態(tài)轉(zhuǎn)換”命令。

準(zhǔn)備態(tài)是從單片機(jī)上電后的工作狀態(tài)，當(dāng)主單片機(jī)向某一從單片機(jī)發(fā)送“是否準(zhǔn)備好”命令后，若從單片機(jī)回復(fù)“準(zhǔn)備好”，則說明從設(shè)備已經(jīng)處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，可以向時(shí)鐘同步態(tài)和工作態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果從單片機(jī)處于工作態(tài)，主單片機(jī)發(fā)送“工作態(tài)向時(shí)鐘同步態(tài)轉(zhuǎn)換”命令，則從時(shí)鐘進(jìn)入時(shí)鐘同步態(tài)；如果從單片機(jī)處于時(shí)鐘同步態(tài)，主單片機(jī)發(fā)送“時(shí)鐘同步態(tài)向工作態(tài)轉(zhuǎn)換”命令，則從單片機(jī)由時(shí)鐘同步態(tài)轉(zhuǎn)換到工作態(tài)。