單片機(jī)多CPU系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片微機(jī)具有小巧靈活、易擴(kuò)展成為功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)。目前，一些監(jiān)控終端以及許多獨(dú)立的控制系統(tǒng)（如：發(fā)電機(jī)的微機(jī)勵(lì)磁裝置）多以單片微機(jī)為核心構(gòu)成。但由于諸如工作環(huán)境惡劣、電磁干擾等原因，即使使用按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的單片微機(jī)也難以保證控制系統(tǒng)能長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)癱瘓。這樣，如何提高控制系統(tǒng)的可靠性，保證測(cè)控系統(tǒng)能正確穩(wěn)定的運(yùn)行就尤為重要。顯然，采用雙CPU冗余設(shè)計(jì)是非常有效的一種解決辦法。由于單片微機(jī)的功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉，為設(shè)計(jì)雙機(jī)冗余系統(tǒng)提供了很好的條件。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種由兩片單片微機(jī)組成的雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)，以比較簡(jiǎn)單和與傳統(tǒng)的多CPU系統(tǒng)完全不同思路的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)的互為備用及相互切換。在該雙機(jī)冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其關(guān)鍵問題是雙機(jī)系統(tǒng)的重構(gòu)策略和雙機(jī)系統(tǒng)的仲裁邏輯切換。

1 傳統(tǒng)的多CPU系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的多CPU系統(tǒng)的常用設(shè)計(jì)方法有三種：

① 利用雙口RAM實(shí)現(xiàn)CPU之間的通信。雙口RAM是一種高速的并行傳輸芯片，具有兩套I/O口和競(jìng)爭(zhēng)裁決電路，可以同時(shí)聯(lián)接兩個(gè)CPU，這樣通過雙口RAM可以實(shí)現(xiàn)多CPU之間通信。

② 利用共享內(nèi)存的方法實(shí)現(xiàn)CPU之間的通信。這種方法與上一種方法類似，所不同的是，上一種方法是利用雙口RAM的競(jìng)爭(zhēng)裁決電路實(shí)現(xiàn)對(duì)RAM的訪問，而這種方法是利用不同的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)存共享的。

③ 利用總線方法實(shí)現(xiàn)CPU之間的通信。通過接口芯片或CPU本身具備的SPI、I2C以及SMBus等接口實(shí)現(xiàn)CPU之間的通信。

2 該雙CPU系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

該雙CPU控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的多CPU系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法完全不同，它由兩片Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51 CPU構(gòu)成，雙機(jī)互為備用，彼此獨(dú)立并行運(yùn)行，硬邏輯切換。其雙CPU控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

這是一種非表決式的雙機(jī)冗余系統(tǒng)，一個(gè)CPU 作為另一CPU的熱備份 ，雙機(jī)在任務(wù)上同步運(yùn)行。所有輸入信號(hào)通過輸入接口同時(shí)送給兩個(gè)CPU，但CPU 運(yùn)算、處理后的輸出量受到仲裁切換電路的控制，只有主CPU允許讀寫外部數(shù)據(jù)存貯器及輸出至外部設(shè)備，當(dāng)主CPU發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)的自我檢測(cè)切換邏輯將發(fā)出信號(hào)，自動(dòng)切斷其輸出通道，并通過CPU的工作指示系統(tǒng)報(bào)警。此時(shí)，系統(tǒng)或自動(dòng)或人工切換到另一個(gè)備用的CPU，并同時(shí)打開其輸出通道，備用機(jī)變?yōu)橹鳈C(jī)運(yùn)行狀態(tài)，控制系統(tǒng)這時(shí)降級(jí)為單機(jī)運(yùn)行。人們可以將原主機(jī)拔離系統(tǒng)以便進(jìn)行維修。從圖中可知，兩個(gè)CPU的地址、數(shù)據(jù)及控制總線都通過一組三態(tài)門（三態(tài)門1、2）輸出與外部數(shù)據(jù)存貯器相接，兩個(gè)CPU的某些輸出控制I/O口都通過另一組三態(tài)門（三態(tài)門3、4）輸出與外部輸出控制設(shè)備相接，兩組三態(tài)門的控制端都同時(shí)受仲裁切換電路控制，而仲裁切換電路的兩路輸出互為反邏輯，即只有一路輸出能使所控制的對(duì)應(yīng)三態(tài)門（如三態(tài)門1、3）正常輸出，另一路輸出使所控制的對(duì)應(yīng)三態(tài)門（如三態(tài)門2、4）處于高阻狀態(tài)，從而不影響主CPU正常讀寫數(shù)據(jù)和向控制I/O口輸出數(shù)據(jù)。

圖1雙CPU控制系統(tǒng)原理框圖

表1 雙機(jī)仲裁切換邏輯真值表 ST1 ST2 S CTL1 CTL2 CPU1 CPU2 1 1 1 0 0 1 1 0 主 輔 輔 主 0 0 ′ 1 1 兩CPU均工作不正常 1 0 ′ 0 1 CPU1為主機(jī)，CPU2工作不正常 0 1 ′ 1 0 CPU2為主機(jī)，CPU1工作不正常 上一頁 1 2 3 下一頁 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 多CPU系統(tǒng) AT89C51 評(píng)論 我來說兩句…… 驗(yàn)證碼： 相關(guān)推薦 干貨｜必看的單片機(jī)知識(shí) 單片機(jī) 計(jì)算機(jī) 存儲(chǔ)器 微處理器 仿真器 | 2023-11-29 單片機(jī)獨(dú)立看門狗和窗口看門狗的區(qū)別 嵌入式系統(tǒng) 單片機(jī) MCU 看門狗 | 2024-07-22 用單片機(jī)制作的純正弦波逆變電源電路 設(shè)計(jì)方案 單片機(jī) 制作 正弦波 逆變電源 電路 | 2009-07-06 Microchip推出AVR DU系列USB單片機(jī)，支持增強(qiáng)型代碼保護(hù)和高達(dá)15W 的功率輸出 嵌入式系統(tǒng) Microchip AVR DU USB單片機(jī) 單片機(jī) MCU | 2024-04-10 《AVR單片機(jī)C語言庫》 資源下載 ATMEL C語言庫 單片機(jī) AVR系列 | 2007-12-04 采用ESP8266的創(chuàng)意時(shí)鐘擺件 嵌入式系統(tǒng) ESP8266 ESP12 單片機(jī) 時(shí)鐘DIY | 2024-01-29 《ATmega8原理及應(yīng)用手冊(cè)》 資源下載 ATMEL 原理與應(yīng)用 單片機(jī) ATmega系列 | 2007-12-04 GD32F103替換STM32F103需要注意的地方 嵌入式系統(tǒng) GD32F103 STM32F103 單片機(jī) | 2024-01-29 超低功率高性能新一代產(chǎn)品MSP430F5xx 視頻 TI 單片機(jī) mps430 | 2009-10-16 MSP430單片機(jī)TIMER_A在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 jackwang | 2002-05-14 MSP430 電表解決方案 視頻 TI MSP430 MSP430 電表 單片機(jī) | 2009-10-16 Stm32-使用TB6612驅(qū)動(dòng)電機(jī)及編碼器測(cè)速 嵌入式系統(tǒng) stm32 單片機(jī) 嵌入式硬件 | 2024-04-09 FPGA比單片機(jī)厲害嗎？ 嵌入式系統(tǒng) FPGA 單片機(jī) | 2024-06-13 [轉(zhuǎn)帖]從Cygnal C8051F看8位單片機(jī)發(fā)展之路 hpnet | 2002-05-25 長(zhǎng)虹R2118A型彩電開關(guān)電源(LA單片機(jī))電路 設(shè)計(jì)方案 長(zhǎng)虹 R2118A 彩電 開關(guān)電源 單片機(jī) 電路 | 2009-07-06 MSP430x2xx4xx系列 視頻 TI 單片機(jī) MSP430F47 MSP430F2 MSP430 MSP430F4 | 2009-10-19 Microchip推出PIC18-Q24系列單片機(jī),為增強(qiáng)代碼安全性設(shè)置新標(biāo)準(zhǔn) 嵌入式系統(tǒng) Microchip 單片機(jī) MCU 代碼安全 | 2023-11-28 語音合成芯片T6668和單片機(jī)8031的接口電路圖 設(shè)計(jì)方案 語音 合成 芯片 T6668 單片機(jī) 接口 電路圖 | 2009-07-06 用AT89C2051單片機(jī)實(shí)驗(yàn)合弦樂 設(shè)計(jì)方案 AT89C2051 單片機(jī) 實(shí)驗(yàn) 弦樂 | 2009-07-06 單片機(jī)語言C51應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)集錦 資源下載 單片機(jī) C51 | 2007-11-21 利用PIC12C508單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)加密狗技術(shù)[轉(zhuǎn)帖] hpnet | 2002-05-19 介紹采用 nanoWatt XLP技術(shù)的超低功耗系列單片機(jī) 視頻 Microchip 電池 nanoWatt XLP 低功耗 單片機(jī) 休眠電流 | 2011-03-03 AVR 單片機(jī)專欄，資料下載！ jackwang | 2002-05-24 傾情奉獻(xiàn)：MSP430匯編指令集(中文)，詳解帶實(shí)例! 資源下載 TI 匯編指令集 單片機(jī) MSP430 | 2007-11-22 創(chuàng)維數(shù)碼5000系列彩電開關(guān)電源（AN單片機(jī)）電路 設(shè)計(jì)方案 創(chuàng)維 數(shù)碼 系列 彩電 開關(guān)電源 單片機(jī) 電路 | 2009-07-06 AVR 單片機(jī)專欄，資料下載！之二 jackwang | 2002-05-24 瑞薩單片機(jī)技術(shù)概述 視頻 Renesas 單片機(jī) | 2011-06-13 16位語言函數(shù)工具庫 資源下載 MicroChip 語言函數(shù) 單片機(jī) PIC | 2007-11-23 Microchip推出PIC18-Q24 系列單片機(jī)，為增強(qiáng)代碼安全性設(shè)置新標(biāo)準(zhǔn) 嵌入式系統(tǒng) Microchip PIC18-Q24 單片機(jī) | 2023-12-07 單片機(jī)模塊——OLED模塊 EDA/PCB 單片機(jī) OLED PCB | 2024-05-27 上一篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)熨燙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 下一篇：基于51單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì) 技術(shù)專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進(jìn)電機(jī) Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關(guān)電源 單片機(jī) PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機(jī)控制 藍(lán)牙 PLC PWM 汽車電子 轉(zhuǎn)換器 電源管理 信號(hào)放大器 關(guān)閉 看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();