單片機多機通信系統穩定性的研究

二、 通信協(xié)議的影響

在數據傳輸過(guò)程中，每組數據都包含著(zhù)特殊的意義，這就是通信協(xié)議。主、分機之間必須要有協(xié)議，這個(gè)協(xié)議是以通信數據的正確性為前提的，而數據傳輸的正確與否又完全決定于傳輸途徑，即傳輸線(xiàn)。也就是說(shuō)保證傳輸線(xiàn)狀態(tài)穩定與通信協(xié)議有直接聯(lián)系。

在主從式通信系統中，把數據傳輸過(guò)程劃分成幾個(gè)階段來(lái)分析，如圖（3）所示。在圖3a中，t0~t1為主機向分機發(fā)送命令時(shí)間。在t1時(shí)刻，主機將差動(dòng)輸出狀態(tài)轉換成輸入狀態(tài)。在圖3（b）中，t2之后的時(shí)間為分機向主機傳送數據階段，分機由輸入狀態(tài)變成輸出狀態(tài)。由于單片機多機通信大多采用異步串行方式，所以發(fā)送數據后的TI置位和接收機RI的置位時(shí)間有一段時(shí)間差，而且接收機在轉換到輸出狀態(tài)前要有一段圖3圖4數據處理時(shí)間，這兩段時(shí)間加起來(lái)不可忽視。在圖3（c）中，t1~t2即為這段時(shí)間，這時(shí)串行通信總線(xiàn)處于懸浮狀態(tài)，極易拾取空間干擾信號，這時(shí)主機與另外的分機可能會(huì )同時(shí)得到一個(gè)無(wú)規則的數據，對分機而言可能是錯誤指令，造成錯誤反應。為此，在通信協(xié)議中加入延時(shí)階段，來(lái)解決此問(wèn)題。如圖4所示：在圖4（a）中，t1~t3為延時(shí)階段；在圖 4（b）中t2~t4為分機的延時(shí)階段；圖4（c）中，t1~t2為分機的反應時(shí)間。延時(shí)時(shí)間T的大小可按分機接到主機命令后的最長(cháng)反應時(shí)間的2倍來(lái)計算。

延時(shí)階段的作用可用圖4（c）來(lái)分析。在圖4（c）中，主機控制數據總線(xiàn)的時(shí)間由t1延長(cháng)到t3，分機的反應時(shí)刻為t2，但分機有效數據從延時(shí)后的 t4時(shí)刻開(kāi)始，這樣在通信總線(xiàn)上有主機和某臺分機同時(shí)控制的一段時(shí)間即t2~t3的時(shí)間段。由于主機和分機對總線(xiàn)控制的方向相同，所以不會(huì )對這兩臺機器的硬件造成影響，而且在t1~t2階段，總線(xiàn)一直處于低阻狀態(tài)，不會(huì )產(chǎn)生噪聲，所以總線(xiàn)的抗干擾能力也加強了，提高了通信的穩定性。