基于共享存儲器的多處理機并行快速通信

摘要：本文提出了當多處理機系統工作時(shí)，為了實(shí)現快速有效的通信，采用使多處理器共享存儲囂方案。IDT7134雙口RAM是本方案選擇的共享存儲器。針對該方案，本文給出了接口電路的硬件設計和軟件設計。在接口電路設計中，重點(diǎn)介紹了IDT7134和CPU的連接；在軟件設計當中，重點(diǎn)介紹了如何處理地址爭用，通過(guò)設置一些標志位來(lái)使多處理機在訪(fǎng)問(wèn)共享存儲器的同一地址時(shí)避免沖突，從而有效地實(shí)現了數據的高速傳輸。本方案經(jīng)理論和實(shí)踐證明是可行并有效的。
關(guān)鍵詞：雙口RAM；高速并行通信；IDT7134；STC89C54

隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展，消費電子產(chǎn)品、工業(yè)儀表等電子設備對信息處理速度要求的增高，在多CPU系統當中，往往有大量的數據需要交換。通常情況下，CPU之間進(jìn)行數據交換的方式有3種：串行口數據交換、I／O口數據交換和共享存儲器數據交換。串行口數據交換方式是指利用CPU本身提供的串行口或在CPU芯片基礎上用軟硬件開(kāi)發(fā)一個(gè)串行口實(shí)現雙CPU數據交換，該方式實(shí)現起來(lái)相對簡(jiǎn)單，適用于兩個(gè)CPU數據交換信息量不是很大，且實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。I／O口數據交換方式是指在雙CPU之間增加緩沖器或鎖存器實(shí)現數據交換目的，但這種方式下的數據交換信息量受到很大限制，速度也不高，適用于交換信息量很小且實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。共享存儲器數據交換方式可分為兩種：一種是兩個(gè)CPU中的一個(gè)CPU提供直接存儲器存取(DirectMemory Access，DMA)功能；另一種采用雙口RAM來(lái)實(shí)現。前者兩片CPU不能同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)共享存儲器，雖然數據交換信息量大，但設計復雜、編程難度大；后者可同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)共享存儲器，數據傳輸量大、傳輸速度快、接口電路簡(jiǎn)單、軟件編程容易。鑒于此，本文采用雙口RAM IDT7134來(lái)實(shí)現高速并行通信，多處理機選擇8051系列STC89C54的8位單片機，共兩片，來(lái)實(shí)現雙機通信。

1 器件介紹
1．1 STC89C54單片機簡(jiǎn)介
STC89C54RD+系列單片機是中國宏晶科技公司生產(chǎn)的8位的51單片機系列，具有低功耗，高速，抗靜電，抗干擾，ISP／IAP在系統可編程／在應用可編程，無(wú)需編程器／仿真器等等特點(diǎn)。STC89C54的在線(xiàn)編程電路如圖1所示。

STC89C54工作電壓是5 V。工作頻率可高達80 MHz。在本設計系統中選定晶振頻率為22．1184 MHz。Flash程序存儲器字節是16 K。RAM數據存儲器字節是1 280。EEPROM字節是16 K。有2個(gè)串口UART，8個(gè)中斷源，3個(gè)16位的定時(shí)器，比以前的51單片機多了4個(gè)I／O口。
STC89C54可以使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行設計，也可以使用Keil C語(yǔ)言設計，讀者可以根據需要靈活使用，本文使用的是Keil C語(yǔ)言，調試編譯成功后用STC_ISP．exe工具將生成的2進(jìn)制代碼或16進(jìn)制代碼下載到STC單片機中。
1．2 IDT7134雙口RAM
IDT7134是美國IDT公司生產(chǎn)的4 Kx8的4 K字節(4 Kx8位)存儲容量的高速靜態(tài)隨機存取雙口寄存器(DPSRAM)(COMS)。功耗較低：工作狀態(tài)下700 mW，待機狀態(tài)下1～5mW。雙口RAM的每一個(gè)端口具有獨立的I／O口線(xiàn)，地址和控制信號線(xiàn)，可以同時(shí)對存儲器的任何地址進(jìn)行操作。原理框圖如圖2所示。