CN202018576U - 单片机通信模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单片机通信模块，包括铁电存储器、第一电阻、第二电阻、单片机一和单片机二，单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，其特征在于铁电存储器的时钟脚分别与单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，铁电存储器的时钟脚还通过第一电阻与电源连接，铁电存储器的数据线分别与单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，铁电存储器的数据线还通过第二电阻与电源连接，单片机一与单片机二之间还连接有指示线和通知线。本实用新型结构合理简洁，高效实用，通信效率高，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单片机通信模块，主要用于信息通信。
背景技术
现有技术中的单片机因为配置原因或者成本因素其嵌入式核心自身串口、SPI和I2C等硬件通讯接口不够用（或没有）时，会影响到单片机的通信能力。通常采用的方法包括①采用硬件UART进行异步串行通信。这是一种占用口线少，有效、可靠的通信方式；但遗憾的是许多小型单片机没有硬件 UART，有些也只有1个UART，如果系统还要与上位机通信的话，硬件资源是不够的。这种方法一般用于单片机有UART且不需与外界进行串行通信或采用双UART单片机的场合。 ②采用片内SPI接口或2C总线模块串行通信形式。SPI/I2C接口具有硬件简单、软件编程容易等特点，但目前大多数单片机不具备硬件SPI/I2C模块。 ③利用软件模拟SPI/I2C模式通信，这种方式很难模拟从机模式，通信双方对每一位要做出响应，通信速率与软件资源的开销会形成一个很大的矛盾，处理不好会导致系统整体性能急剧下降。这种方法只能用于通信量极少的场合。 ④口对口并行通信，利用单片机的口线直接相连，加上1～2条握手信号线。这种方式的特点是通信速度快，1次可以传输4位或8位，甚至更多，但需要占用大量的口线，而且数据传递是准同步的。在一个单片机向另一个单片机传送1个字节以后，必须等到另一个单片机的接收响应信号后才能传送下一个数据。一般用于一些硬件口线比较富余的场合。 ⑤利用双口RAM作为缓冲器通信。这种方式的最大特点就是通信速度快，两边都可以直接用读写存储器的指令直接操作；但这种方式需要大量的口线，而且双口RAM的价格很高，一般只用于一些对速度有特殊要求的场合。 从上面几种方案来看，各种方法对硬件都有很大的要求与限制，特别是难以在功能简单的单片机上实现，限制了单片机的通信能力。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种结构简洁，高效实用成本低的单片机通信模块。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该单片机通信模块，包括铁电存储器、第一电阻、第二电阻、单片机一和单片机二，单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，其特征在于铁电存储器的时钟脚分别与单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，铁电存储器的时钟脚还通过第一电阻与电源连接，铁电存储器的数据线分别与单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，铁电存储器的数据线还通过第二电阻与电源连接，单片机一与单片机二之间还连接有指示线和通知线。
本实用新型结构合理简洁，高效实用，通信效率高，成本低。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型实施例采用的铁电存储器是美国Ramtran公司刚刚推出的一种新型非易失性存储器件，简称FRAM。与普通EEPROM、Flash-ROM相比，它具有不需写入时间、读写次数无限，没有分布结构可以连续写放的优点，因此具有RAM与EEPROM的双重特性，而且价格相对较低。现在大多数的单片机系统配备串行EEPROM用来存储参数。如果用1片FRAM代替原有EEPROM，使它既能存储参数，又能作串行数据通信的缓冲器。两个（或多个）单片机与1片FRAM接成多主-从的I2C总线方式，增加几条握手线，即可得到简单高效的通信硬件电路。在软件方面，只要解决好I2C多主-从的控制冲突与通信协议问题，即可实现简单、高效、可靠的通信了。
技术方案：
本实施例线路如图1所示，单片机一IC1（型号为W78LE52）和单片机二IC2（型号为共用1片I2C接口的铁电存储器IC3（具体型号为FM24CL16）组成二主一从的I2C总线控制方式，单片机一IC1数据端口的P1.2脚、P3.2脚分别与单片机二IC2数据端口的P51脚、P50脚连接作握手信号线。用于总线控制的握手线（A线）为指示线A，主要用于获取总线控制权与判别总线是否“忙”；另一个握手线（B线）为通知线B，主要用于通知对方取走数据。铁电存储器IC3的时钟脚SCL分别与单片机一IC1数据端口的P1.1脚和单片机二IC2数据端口的P61脚连接，铁电存储器IC3的时钟脚SCL还通过第一电阻R1与电源VCC连接；铁电存储器IC3的数据线SDA分别与单片机一IC1数据端口的P1.0脚和单片机二IC2数据端口的P60脚连接，铁电存储器IC3的数据线SDA还通过第二电阻R2与电源VCC连接。
I2C总线仲裁 由于我们采用的是二主一从的I2C总线方式，因此防止两个主机同时去操作从机（防冲突）是一个非常重要的问题。带有硬件I2C模块的器件一般是这样的，器件内部有1个总线仲裁器与总线超时定时器：当总线超时定时器超时后指示总线空闲，这时单片机可以发出获取总线命令，总线仲裁器通过一系列操作后确认获取总线成功或失败；超时定时器清零，以后的每一个SCL状态变化对总线所有主机的超时定时器进行清零，以防止它溢出，指示总线正处于“忙”状态，直到一个主机对总线控制结束不再产生SCL脉冲；超时定时器溢出，总线重新回到“空闲”状态。但是目前大多数单片机没有配备硬件I2C模块，而且当2个主机的工作频率相差较大时，超时定时器定时值只能设为较大的值，这样也会影响总线的使用效率。下面介绍一种用软件模拟I2C总线仲裁的方式（I2C读写操作程序的软件模拟十分多见，这里不再多述）：用1条握手线A，流程图如图2所示，当A线高电平时，指示总线空闲；当其中一个主机要获取总线控制权时，先查询总线是否空闲，“忙”则退出，空闲则向A线发送一个测试序列（如：1000101011001011），在每次发送位“1”后读取的A线状态。如果读取状态为“0”，马上退出，说明有其它器件已经抢先获取总线；如果一个序列读取的A线状态都正确，则说明已成功获得总线控制权，这时要拉低A线以指示总线“忙”，直到读写高A线，使总线回到“空闲”状态。不同的主机采用不同的测试序列，或产生随机测试序列，测试序列长度可以选得长一些，这样可以增加仲裁的可靠性。
通信流程 首先，要在FRAM里划分好各个区域，各个单片机的参数区、数据接收区等。然后，单片机可以向另一个单片机发送数据包，发送完毕之后通过向握手线B发送1个脉冲通知对方取走数据；接收方读取数据并进行处理后，向FRAM内发送方的数据接收区写入回传数据或通信失败标志，再向握手线B发送1个脉冲回应发送方。
优点及效果 ①简单。占用单片机口线少（SCL、SDA、握手线A、握手线B）。 ②通用。软件模拟I2C主机方式，可以在任何种类的单片机之间通信。 ③高效。由于采用数据缓冲，可以在不同时钟频率、不同速度的单片机之间通信；读写数据时，可以I2C总线的最高速度进行，可以实现1次传送大量数据；在一个单片机向FRAM传送数据时，另一个单片机无须一一作出响应或等待，可以进行其它程序操作，提高软件工作效率。 ④灵活。通信硬件接口对于各个单片机是对等的，通过软件配置，每个单片机既可以根据需要主动发送通信，也可以只响应其它单片机的呼叫。 ⑤容易扩展。通过增加地址识别线，修改通信协议，即可做到多机通信。
Claims (1)
1.一种单片机通信模块，包括铁电存储器、第一电阻、第二电阻、单片机一和单片机二，单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，其特征在于：铁电存储器的时钟脚分别与单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，铁电存储器的时钟脚还通过第一电阻与电源连接，铁电存储器的数据线分别与单片机一的数据端口和单片机二的数据端口连接，铁电存储器的数据线还通过第二电阻与电源连接，单片机一与单片机二之间还连接有指示线和通知线。
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| CN (1) | CN202018576U (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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