雙端口RAM在單片機系統中的應用

1引言

在對產(chǎn)品可靠性要求高的系統中,往往需要硬件冗余。有些設備不僅要求其在各種惡劣的天氣下工作,而且要求長(cháng)期不間斷工作。為提高可靠性往往采用雙CPU系統。平時(shí)主單片機系統工作,并將所處理的數據存儲在外存,一旦主CPU系統出現故障,副CPU可切換上來(lái),并利用公共外存的數據繼續工作,而不需要人工干預。這時(shí)雙端口RAM做為外存就是兩個(gè)CPU之間信息傳遞的最好渠道。本文以美國IDT公司生產(chǎn)的IDT7130為例,闡述雙端口RAM在最常用的80C31雙機系統中的應用。

2 系統的基本結構及硬件框圖

如圖1所示,整個(gè)系統由2個(gè)8031最小系統、雙端口RAM、故障探測及切換系統、程序監控系統、I／O轉換電路、鍵盤(pán)顯示電路及外部受控設備組成。

2個(gè)8031最小系統中,一個(gè)為主CPU（左邊）,右邊為副CPU系統。當兩個(gè)CPU均為正常工作時(shí),切換系統控制為主CPU系統工作,這時(shí)副CPU端的CE被屏蔽,同時(shí)鍵盤(pán)顯示系統和I／O口由主CPU系統控制。切換系統不斷地檢測兩個(gè)CPU系統的工作狀況。

當切換系統檢測出主CPU系統發(fā)生故障時(shí),屏蔽掉左邊的CE,而打開(kāi)CE,同時(shí)將鍵盤(pán)顯示系統及I／O交由副CPU系統控制。這時(shí)副CPU將接著(zhù)主CPU系統剛剛中斷的工作繼續進(jìn)行。由于副CPU系統所使用的是雙端口RAM中同一地址的數據繼續工作,所以從外部看不出切換過(guò)程的發(fā)生。

為了保證設備長(cháng)期不間斷運行的可靠性,特使用了看門(mén)狗電路（MAX813L）,這樣首先從軟件上保證程序運行的可靠性,最后又從雙CPU切換來(lái)保證硬件上的可靠性。

由于鍵盤(pán)顯示電路（8279）中用到了數　　據總線(xiàn),所以使用了二片74HC245,并將RD、WR進(jìn)行了二選一,245的方向也由PSEN及RD通過(guò)邏輯組合進(jìn)行控制。

3 系統各部分工作原理

3 ．1 IDT7130的工作原理

IDT7130為1 kΩ×8位的靜態(tài)雙端口RAM,它采用高性能CEMOS工藝,典型功耗為325 MW,最大訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間僅為20 ns。它帶有兩個(gè)自身控制,地址和I／O引腳的獨立端口。它允許任何一個(gè)端口獨立地讀寫(xiě)存儲器中的任何單元。為了避免雙CPU系統對數據讀寫(xiě)發(fā)生爭用,其片內帶有硬件端口仲裁電路,以保證雙機有序地讀寫(xiě)存儲器中的任何單元。在MCS－51系列單片機中,由于沒(méi)有READY延時(shí)線(xiàn),所以不能使用這些仲裁電路,而需另設硬件電路來(lái)防止數據爭用。