多机智能通讯系统的研究与实现

摘要：本文从对多机智能通信系统的互连接口及原理分析入手，简单介绍了智能通讯系统的实现过程。希望以此对以后的多机智能通讯系统的研究工作提供一定的借鉴作用。

关键词：多机智能通讯 实现过程

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0049-01

1、引言

在计算机控制系统中，除了采用单处理机的集中式控制系统外，还采用多处理机的多级系统。多机系统有多种形成，常用的分级分布式结构式最常用的多机系统。这种配置中，每个处理机都能独立地接受和执行命令，并独立地处理数据，但处理机所担负的功能有主从之分。主级按要求和具体状态负责向从级命令，传输数据，同时也完成本级的一些任务。从级除了接受主级命令，数据以完成本级任务外，还向主级回送本级的一些工作状态。在实际工作时，多机系统各个处理机之间必须通过互连接口，才能交换信息。单片机由于串行的全双工通讯特征，被广泛的用于构建主从式多机通讯系统。

2、多机智能通信系统的互连接口及原理分析

2.1 多机智能通信系统的互连接口

在具体的工程实践中，多机智能通信的实现要以其通信接口的互连为基础，多机系统各个处理机之间必须通过互连接口，才能实现信息的交互。下面来分析多机间实现通信的几种互连接口。

2.1.1 通用输入输出接口

要将信息将处理机1送到处理机2，就要先在处理机1中通过CPU将信息送到输出接口，在由处理机2通过输入接口将信息接收进来。输出接口往往需要有锁存功能，可选用通用并行或串行接口。输入接口一般可采用缓冲器，也可用通用并行或串行接口。通信方式可采用查询或中断方式。这种通信法实现简单，但因为每传送一个字节都要查询或中断，因此传送速度不快。

2.1.2 公用存储器

在公共总线多级系统中，通信一般都是通过被称为公用池的公用存储器来实现。每一处理机都有自己的专用存储器，以存放自己执行软件，而公用存储器仅用来交换数据。这种工作方式的关键在于解决各处理机对公用存储器总线的竞争，即每一时刻只允许一个处理机实现对公用存储器的访问，其他处理机必须和公用总线脱开。实现共享一般采用总线仲裁器来实现。主机和从机都有自己的局部总线，ROM和RAM。他们的局部总线和公用总线之间分别用三个总线缓冲器实现总线隔离。其中，双向总线驱动缓冲器用于隔离数据总线，另外两片单向总线驱动缓冲器用于隔离地址总线和控制总线。控制端为高电平时，它们的输出均为高阻浮空状态。在此过程中，主机兼做总线仲裁控制。锁存器的输出，用来控制主机或从机的局部总线与公用总线的连接于隔离。下面简述主机和从机实现通信的过程。

主机通过向锁存器输出数据控制总线缓冲器，使主机的局部总线与公用总线相连，使从机的局部总线与公用总线脱离。这时主机把要传给从机的信息写入到公用存储器中。主机再向锁存器输出数据，使主机的局部总线与公用总线隔离，将公用存储器的使用权交给从机，同时发出对系统的中断请求信号。从机相应中断，从公用存储器中读出主机传来的数据，然后把要传给主机的数据写入公用存储器中，最后通过从机的并行口的一位变高电平，向主机申请中断。主机响应中断，再一次向锁存器输出数据，收回对公用存储器的使用权，并从公用存储器中读入从机送来的数据。这样就完成了一次通信。这种通信方式，同样可以用在一个主机多个从机的系统中。

2.1.3 双口存储器

通过对双口存储器的结构和工作性能分析，可知它有独立的输入和输出口来保证同时读写的可能性，利用三态器件，这种结构可扩充成多机通信。

2.1.4 FIFO器件

FIFO器件是一种以先进先出规律工作的顺序存取存储器，有独立的输入输出口，并能用异步方式同时进行读写。实现小批量信息传送，利用FIFO器件做缓冲接口是比较合适的。利用这种互连方式，发送和接受可以独立进行，相互不受影响。如果发送速度快而使FIFO缓冲被装满，则FIFO会向发送处理机送出满标志，以禁止继续写。当接受速度快而把缓冲取空，FIFO也会想接受处理机发出空标志来禁止读取。利用FIFO器件的三态能力，这种互连方式也可扩充成多级通信。

2.2 原理分析

设在一个主从式的多机系统中，有一个8031系统作为主机，有三个8031作为从集，并假设他们被安装在同一块印刷版之内，以TTL电平通信。根据MCS-51的I/O特性，主机串行口上的信息发送到各个丛集，各个丛集的发送端都是1时，主机才收到1，有一个为0时，则收到0，因此，在任意时候只能有一个从机向主机发送信息。设从机的地址分别定义为0、1、2，各个从机的初始化程序将串行口编程为9位异步通信方式，置位多机通信标志SM2，允许接收和串行口中断。在主机和系统中某一个从机通信时，先发出通信联络命令，与指定的从机相互确认以后才进行正式的通信。主机发送联络命令时，第9位数据TB8为1，各个从机收到的RB8为1，置位RI，请求CPU处理，各个从机都半段所收到的命令是否正确。若命令格式正确，联络的从机地址和本机地址符合，则清“0”SM2，回答主机“从机已作好通信准备”。当一次通信结束后，从机的SM2恢复1，主机可以发送新的联络命令，以便和另一个从机进行通信，这是一种最简单的主从式多机系统的工作原理。

3、实现过程分析

3.1 主机通讯程序实现分析

主机的读取按键信息，选择通信对象，通过中断扫描，发送数据到指定从机，程序由初始化、目标机检测、键盘扫描、通信部分等组成。对从机寻址是通过按键选择来控制的，即按键选择与之通信的从机，保存键盘检测到的数据，发送该从机地址，当主机成功的接收到该从机的应答信息后，便会开始发送数据，当接收到从机回送的数据时，即完成与该从机的通信。

3.2 从机通讯程序实现分析

从机的主要任务是接收主机的命令和数据，将数据回送主机，并将接收数据输出显示，主要包括以下两个部分:

(1)程序初始化模块；(2)串行口中断服务程序。

4、结语

在多机智能通信系统构建过程中，软件和硬件都能对其通信的稳定性及可靠性产生一定的影响和制约。因此，在工程实践中，如果我们能够严格控制不良因素对系统的干扰作用，就可使该系统在国民经济的各领域发挥其重要的作用。

参考文献

[1] 刘涛.通信技术基础.清华大学出版社,2005.

[2] 张祥.多机智能通信系统构建.北京理工大学出版社,2008.