计算机控制技术7-3

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1、第三节 多微处理机系统的通信通信是多微处理机系统中各微机间联系的纽带，不 同结构形式的多微处理机系统，其通信结构不同 。 对多微处理机系统通信的主要要求是：1)具有高的可靠性，在硬件和软件的设计中，要妥善解决 冲突，不出现死锁。在信息中增加冗余码，以便于检错和 纠错；采用冗余传送方式等。2)具有高的传送效率，提高并行处理能力，减少完成一个 信息交换所需的通信次数。3)有足够的缓冲区的容量。为了解决通信过程中的拥挤现 象，应根据信息的长短和可能同时通信的微机的多少，而 留有足够的缓冲区。第三节 多微处理机系统的通信 一、数据通信方式计算机之间的数据通信至少有四种方式： 总线连接的通信方式 调制解

2、调连接的通信方式 用过程输入输出装置连接的通信方式 高速数据通道连接的通信方式第三节 多微处理机系统的通信 一、数据通信方式总线连接的通信方式 两台计算机的总线用一个缓冲转换器直接相连 通信规程和通信速度是由计算机种类决定 波特率可达兆级 只能在同类、同系列的计算机之间进行传送，使用 范围较窄，而且通信距离短。第三节 多微处理机系统的通信 一、数据通信方式调制解调连接的通信方式 常采用串行通信方式 这种连接方式可与任何相同通信速率的调制解调 设备连接，使用范围很宽 且通信距离可达数百米至数千米 但通信速度不高，一般只有几千波特。第三节 多微处理机系统的通信 一、数据通信方式用过程输入输出装置连

3、接的通信方式 利用计算机的输入输出功能传送数据 过程输入输出装置互相作为外围设备对待 程序处理方便，缺点是通信能力有限，传送速度较 低， 传送距离通常限制在500m左右第三节 多微处理机系统的通信 一、数据通信方式高速数据通道连接的通信方式 是一种二进制串行高速传送方式 通过高速数据通道指挥器的控制，对要通信的计算 机内存进行DMA操作 对主机运行干扰少,传送速率较高，传送距离较远。 配线简单，通用性强、扩展容易 集散（分布）控制系统大都采用高速数据通道。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线通信线路总线 总线是计算机系统内各独立模块之间传递各种信息的渠道， 它定义了各引线的信号、电气

4、和机械特性。 总线按结构分类： 单总线结构 整个计算机系统内使用一条共享总线 多总线结构 CPU与存储器、IO等设备之间有两条(种)或两条(种)以上的 总线 总线按功能分类： 内部总线 外部总线第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线总线按功能分类： 内部总线微型计算机总线用于计算机系统内模块与模块之间进行通信的总 线。如STDBUS、Intel多总线、PC总线等等。 外部总线通信总线用于计算机系统与系统之间或计算机系统与设备 之间进行通信的总线。这类总线有串行总线RS232C 、RS422A或并行总线IEEE488等。 目前世界上已研制出多种性能优良的标准总线 下面从多微机系统通信的角

5、度出发来简要介绍几种总线： STD总线、多总线、PC总线和RS422A总线。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线（一）STD总线 STD总线具有通用性强、可靠性高、结构简单等特点，并能支 持多微机系统。目前，国内所采用的大多是8位、16位兼容的 STD总线，32位STD总线标准也已推出。 STD总线引脚分配 STD总线一共有56根线可分为5个功能组：逻辑电源线 引脚16数据总线 引脚7 14地址总线 引脚1530控制总线 引脚3152辅助电源线 引脚5356第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线总线优先级控制 问题提出 当STD系统总线上有多个总线控制器时，必须保证在某一时刻

6、 将总线让给提出请求的优先级最高的总线控制器使用总线。 总线优先级控制方法： 串联总线优先级控制 并联总线优先级控制第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线串联总线优先级控制第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线并联总线优先级控制第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线STD总线具有兼容式的总线结构 该总线支持Intel公司的80系列等，系统在升格扩充时，原有的 各种模拟IO、数字IO和开关IO，存储器通信板等都不 用变动，只要更新CPU模板，修改软件，即可升级系统/第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线（二）多总线(MULTIBUS)多总线是Intel公司提出的用

7、于MDS系统和SBC微计算机系统的 总线。 多总线支持8位和16位的数据通道 具有高达16M字节的内存寻址能力和64K字节的IO接口的寻址 空间 数据传输速率可达IOM字节s 多总线定义的插件板有P1和P2两个插头，P1是主插头，有 86条引线，P2是可选插头，有60条引线。 多总线系统采用模块或称组件结构： 主组件：带微处理器的模块，可以申请占用总线，并 启动总线上的数据传送操作 从组件：公用存储器、IO，为数据传送操作的目标 。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线多总线系统第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 多总线系统中允许同时有多个主组件插到多总线上 任何时候，只能

8、在一主一从两个组件间利用总线通信 出现多个主组件同时请求总线的情况时，由主组件内带有的 总线仲裁器解决各主组件间总线控制权按优先级排队问题 总线优先控制权的裁决法： 串联裁决法 并联裁决法第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 总线优先控制权的裁决法： 串联裁决法当主组件的总线优先级输入为低电平时，若该主组件不需要控制 总线，则使其总线优先级输出为低电平。 当主组件的总线优先级输入端为低电平时，且请求总线得到响应 时，使其总线优先级输出为高电平第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 总线优先控制权的裁决法： 串联裁决法 并联裁决法第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线(

9、三)PC总线是IBM公司为其IBMPC微机而设计的一种总线，是工业控制 计算机中常用的总线之一PCAT总线 早期为PCXT微机设计的总线只定义了62根信号线 增加了一个36引脚的扩展插座PCAT总线 PC总线的62根引脚信号（参看Pg 217） 目前各厂家生产的工业控制PC机都采用PCAT总线 在PC总线上直接插卡构成紧耦合结构的多微机系统用 得较少 在PC总线上插上网络适配器，能方便地构成PC机网络 ，构成松耦合的多微机系统第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线(四) RS232C和RS-422A串行通信总线 RS232C 使用串行二进制数据进行交换的数据终端设备DTE和 数据通信设

10、备DCE间的接口 RS232C总线的引脚定义第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线RS232C总线的引脚定义第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 RS232C的电气信号特征在TxD和RxD线上，“1”：-3V-25V “0”+3V+25V在RTS、CTS、DSR、CD等线上“ON”+3V+25V “OFF” -3V-25V目前大多数微计算机系统的RS232C接口都选用： +12V或+15V表示逻辑”0”电平 -12V或-15V表示逻辑”1”电平RS232C总线规定DTE和DCE之间的通信距离不大于15m，传送速率不大于20K波特，每个信号使用一根导线，再公用一根信号地线第三节

11、 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 信号电平转换：可编程串行接口芯片的IO信号电平（ TTL）与RS232C标准总线 MCl488作为数据发送器，它将串行接口的TTL电平转 换成RS232C电平。 MCl489作为数据接收器，它将RS232C来的数据电 平转换为串行接口能接收的TTL电平。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 DTE和DCE及DTE和DTE之间的连接a、b是计算机或外围 设备与MODEM的连 接方法图c、d是计算机之间 或计算机与外围设备 间的连接方法。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 RS422A总线

12、使用双端发送器和接收器 每个信号使用二根导线 DTE和DCE之间无公共地线，进行单向平衡式传送 RS422A总线信号也采用负逻辑： 逻辑”1做态电平为-6V至-2V 逻辑”0”状态电平为+2V至+6V 在几十米的传送距离上，其速率可达10M波特 若传输波特率在20K波特以下，其传送距离可达1500m 。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 使用双端发送器和接收器第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 使用双端发送器和 接收器第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 20mA电流环接口电路线路上有20mA电流通过时，表示逻辑”1” 无电流通过时表示逻辑”0”。 具有光电隔

13、离电路 抗干扰能力强 在较远距离传送，或者工作环境恶劣场合使用第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 20mA电流环接口电路第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 20mA电流环接口电路第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线 RS232C异步通信接口驱动程序举例 IBMPC机及其兼容机的串行异步通信接口(COMl)是一 个标准的接口。对该接口的操作可以通过软件中断INTl4H 调用ROMBIOS串行通信口例行程序或称IO功能程序 来实现。 串行异步通信接口的操作基本上可以分成三种： 初始化串行通信接口 发送一个字符 接收一个字符 三种不同的操作用事先在AH中写入不同的功

14、能号来区 分。第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线第三节 多微处理机系统的通信 二、通信线路总线说明： 利用BIOS功能调用来编制串行接口的驱动程序是比较方便的 ，但这种调用只适用于查询方式。 可以采用中断方式来发送和接收字符，此时应对中断入口地 址、中断控制器(8259)进行相应的初始化，接收和发送字符 子过程也应改写为中断处理程序第三节 多微处理机系统的通信 三、紧耦合多微机系统的共享存储器通信(一)多端口公共存储器通信开辟一部分内存区域作为各 微处理机之间进行信息交换的集 散处，这一部分内存区域，由各 微处理机共享，各微处理机所能 访问信箱的地址，应设计成该微 处理机内存的一部

15、分。各微处理机要通过多通道选择和 缓冲电路的仲裁才能获准占用公 共存储器的数据总线和地址总线第三节 多微处理机系统的通信 三、紧耦合多微机系统的共享存储器通信(一)多端口公共存储器通信公共存储器通信结构的特点： 提供了大量的微处理机之间的通信路径，通信速度快 随微处理机个数的增加，多路通道复杂，通信效率也 下降。第三节 多微处理机系统的通信 三、紧耦合多微机系统的共享存储器通信(二)共享存储器多微机系统举例七个8位的微处理机，通过共享8KB RAM实现机间快速通信 ，构成一个完整的紧耦合多微机系统。第三节 多微处理机系统的通信 三、紧耦合多微机系统的共享存储器通信(二)共享存储器多微机系统举例公共存储器优先权管理和逻辑控制电路(一)集中控制式并行总线结构的通信每一台微处理机都有一个接口，每个接口都具有DMA功能， 它控制和处理该微处理机的信息传送过程第三节 多微处理机系统的通信 四、松耦合多微机系统的通信第三节 多微处理机系统的通信 四、松耦合多微机系统的通信多微机控制系统中串行数据通信 当传送距离有10m或10m以上，由于信号衰减、延迟等原因 ，不宜采用并行总线结构，这时就要采用串行传送方式。传送