基于多cpu方式的自動識別控制系統(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、實時時鐘、系統(tǒng)監(jiān)控于一體的高性能芯片。它具有以下特點：*32K/8 BIT 非易失RAM*高達(dá)100億次的讀寫次數(shù)*寫無延時*數(shù)據(jù)可保存10年*內(nèi)置低電壓保護(hù)*實時時鐘*后備電源切換*可編程時鐘日歷報警*可編程看門狗定時器*電源監(jiān)測*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*動態(tài)電流25mA*時鐘后備電流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，需要解決一個最關(guān)鍵的問題，那就是CPU之間的通訊。讓我們先來比較一下幾種數(shù)據(jù)交換的優(yōu)缺點。

　　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門控制器方式中，一個CPU的UART要完成與上位機(jī)的通訊，一個CPU的UART負(fù)責(zé)與485讀卡器或232讀卡器之間的通訊，可見硬件資源是不夠的。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接口具有硬件簡單、軟件編程容易等特點，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的89X52系列單片機(jī)。這種方法也不可行?？趯诓⑿型ㄐ?，利用單片機(jī)的口線直接相連，加上1～2條握手信號線。這種方式的特點是通信速度快，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+讀寫線+片選線+握手線)，一般在16條以上。這是一個讓人望而生畏的數(shù)字，而且會大大增加PCB面積并給布線帶來一定的困難。這有悖于將CPU口線用于擴(kuò)展口線的特點。使實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就是通信速度快，兩邊都可以直接用讀寫存儲器的指令直接操作;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，最符合本文提出的4門控制器的一種方式，且已正常應(yīng)用于實際系統(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，因為不但要正確解決好中斷的請求問題，還要精心調(diào)試時序以及通訊協(xié)議，尤其是在3個CPU間的通訊當(dāng)中，單片機(jī)要傳遞的每一位或每一個字節(jié)做出響應(yīng)，通信數(shù)據(jù)量較大時會耗費大量的軟件資源，這在一些實時性要求高的地方是不允許的。況且沒個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

　　針對自定串行通訊協(xié)議存在的問題，我們設(shè)想若是在單片機(jī)之間增加1個數(shù)據(jù)緩沖器，大批數(shù)據(jù)先寫入緩沖區(qū)，然后再讓對方去取，各個單片機(jī)對數(shù)據(jù)緩沖器都是主控模式，這樣必然會大大提高通信效率。不選擇EEPROM是因為其讀寫次數(shù)有限且速度慢，而串行數(shù)據(jù)緩沖的RAM不但難以買到而且價格很高。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，因為是“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寄存器，靈活性差而且大容量的移位寄存器也是少見難買的。

　　而隨著美國Ramtran公司一種被稱為“鐵電存儲器”( 簡稱FRAM)的新型非易失性存儲器件的推出，給我們帶來了解決方法。其中的FM24C16應(yīng)用于本文的4門控制器就再合適不過了。不需寫入時間、讀寫次數(shù)無限沒有分布結(jié)構(gòu)可以連續(xù)寫放的優(yōu)點，具有RAM與EEPROM的雙得特性價格較低因此我們可以將3個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)議問題，即可實現(xiàn)簡單、高效、可靠的通信。

　　結(jié)論：

　　本文給出的基于多cpu方式的4門控制器，一方面充分利用鐵電存儲器FM3808非易失RAM及融合時鐘、監(jiān)控與一體的多功能特點，另一方面將FM24c16的讀寫速度快、讀寫次數(shù)巨大的特點完美的嵌入到3個cpu間的通訊當(dāng)中，實現(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。