C8051 F1 20與RS422息線(xiàn)的時(shí)鐘同步技術(shù)

引 言
由于指令的速度不斷加快，單片機在各個(gè)方面的性能大為提高，比如多個(gè)單片機之間的時(shí)鐘同步。Silicon Labs公司的C8051F系列單片機的執行速度最高可以達到100MIPS，這使得更高精度的時(shí)鐘同步成為可能。時(shí)鐘同步是一個(gè)在多單片機相互配合時(shí)經(jīng)常遇到的問(wèn)題，主要有兩種同步方式――絕對同步和相對同步。絕對同步是指各個(gè)控制器和一個(gè)標準的時(shí)間進(jìn)行同步，比如北京時(shí)間、華盛頓時(shí)間等等；而相對時(shí)鐘同步是指各個(gè)單片機和一個(gè)相對穩定的時(shí)鐘進(jìn)行同步，與外界的時(shí)間沒(méi)有聯(lián)系。本文主要針對RS422總線(xiàn)組成的網(wǎng)絡(luò )的高精度時(shí)鐘同步問(wèn)題，提出了一種相對時(shí)鐘同步解決方案。

1 整體框架結構
RS422網(wǎng)絡(luò )中，多個(gè)單片機的連接如圖1所示。這是一個(gè)典型的“一主多從”式結構：主單片機通過(guò)向從單片機發(fā)送命令，實(shí)現管理功能；從單片機主要執行具體的功能，比如數據采集、D／A轉換輸出等。為了使多個(gè)單片機能夠同步工作，需要一種同步方式，所以從單片機不但要實(shí)現各自的具體功能，而且還要能夠進(jìn)行多個(gè)單片機的時(shí)鐘同步。本方案設計了從單片機的幾種工作狀態(tài)。R和T分別表示R+、R-和T+、T-。

2 從單片機的狀態(tài)機
本文重點(diǎn)介紹系統時(shí)鐘同步功能的實(shí)現，但是在實(shí)際應用過(guò)程中，該系統必定要實(shí)現其他的功能，比如數據采集、模擬量輸出等。主單片機的作用是控制從單片機工作，所以要使從單片機具有不同的工作狀態(tài)。本文設計了3種工作狀態(tài)：準備態(tài)、時(shí)鐘同步態(tài)、工作態(tài)。3種工作狀態(tài)之間的相互轉換過(guò)程如圖2所示。圖中，①代表主單片機向從單片機發(fā)送“工作”命令；②代表主單片機向從單片機發(fā)送“時(shí)鐘同步”命令；③代表主單片機向從單片機發(fā)送“工作態(tài)向時(shí)鐘同步態(tài)轉換”命令；④代表主單片機向從單片機發(fā)送“時(shí)鐘同步態(tài)向工作態(tài)轉換”命令。

準備態(tài)是從單片機上電后的工作狀態(tài)，當主單片機向某一從單片機發(fā)送“是否準備好”命令后，若從單片機回復“準備好”，則說(shuō)明從設備已經(jīng)處于準備好的狀態(tài)，可以向時(shí)鐘同步態(tài)和工作態(tài)進(jìn)行轉換。如果從單片機處于工作態(tài)，主單片機發(fā)送“工作態(tài)向時(shí)鐘同步態(tài)轉換”命令，則從時(shí)鐘進(jìn)入時(shí)鐘同步態(tài)；如果從單片機處于時(shí)鐘同步態(tài)，主單片機發(fā)送“時(shí)鐘同步態(tài)向工作態(tài)轉換”命令，則從單片機由時(shí)鐘同步態(tài)轉換到工作態(tài)。