微機(jī)控制技術(shù) 第七章 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)

1、第七章第七章 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)多微處理機(jī)控制系統(tǒng) 8-1 概概 述述 一、多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的定義及分類一、多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的定義及分類 多微處理機(jī)系統(tǒng)：是指一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)微處理機(jī)并能相多微處理機(jī)系統(tǒng)：是指一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)微處理機(jī)并能相 互進(jìn)行通信以協(xié)同工作的微機(jī)系統(tǒng)?；ミM(jìn)行通信以協(xié)同工作的微機(jī)系統(tǒng)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 緊耦合系統(tǒng)緊耦合系統(tǒng)(TCS) 松耦合系統(tǒng)松耦合系統(tǒng)(LCS) 分級結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分級結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式分類：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式分類： 有兩個(gè)或多個(gè)微處理機(jī)。有兩個(gè)或多個(gè)微處理機(jī)。 共享存儲器或高速通信網(wǎng)絡(luò)。共享存儲器或高速通信網(wǎng)絡(luò)。 共享輸入輸出設(shè)備。共享輸入輸出設(shè)備。 機(jī)間硬

2、件和軟件有交互作用。機(jī)間硬件和軟件有交互作用。 二、多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)二、多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 有較高的處理速度有較高的處理速度 并行處理形式：并行處理形式： 采用單指令流多數(shù)據(jù)流采用單指令流多數(shù)據(jù)流 采用多指令流多數(shù)據(jù)流采用多指令流多數(shù)據(jù)流 采用流水線作業(yè)方式采用流水線作業(yè)方式 提高系統(tǒng)的可靠性提高系統(tǒng)的可靠性 系統(tǒng)便于擴(kuò)充和修改系統(tǒng)便于擴(kuò)充和修改 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜分散控制和管理一體化實(shí)現(xiàn)復(fù)雜分散控制和管理一體化 通過多微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)并行處理，是開發(fā)超級計(jì)算機(jī)的重通過多微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)并行處理，是開發(fā)超級計(jì)算機(jī)的重 要途徑。要途徑。 三、多微處理機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)解決的問題三、多微處理機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)

3、解決的問題 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和通信方案系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和通信方案 任務(wù)分割和開發(fā)并行性問題任務(wù)分割和開發(fā)并行性問題 正確處理資源競爭和死鎖問題正確處理資源競爭和死鎖問題 提高系統(tǒng)可靠性和動態(tài)重組問題提高系統(tǒng)可靠性和動態(tài)重組問題 7-2 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有：多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有： 緊耦合系統(tǒng)緊耦合系統(tǒng)(TCS) 松耦合系統(tǒng)松耦合系統(tǒng)(LCS) 分級結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。分級結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 一、緊耦合系統(tǒng)一、緊耦合系統(tǒng) 緊耦合系統(tǒng)：緊耦合系統(tǒng)：是指通過電信號連接在一起共享公共硬件資源是指通過電信號連接在一起共享公共硬件資源 的系統(tǒng)。的系統(tǒng)

4、。 緊耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式有：緊耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式有：公用總線結(jié)構(gòu)公用總線結(jié)構(gòu) 多端口存儲器結(jié)構(gòu)多端口存儲器結(jié)構(gòu) 交叉開關(guān)結(jié)構(gòu)交叉開關(guān)結(jié)構(gòu) 總線窗口結(jié)構(gòu)總線窗口結(jié)構(gòu) 1公用總線結(jié)構(gòu)公用總線結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。 系統(tǒng)硬件擴(kuò)充性好系統(tǒng)硬件擴(kuò)充性好 系統(tǒng)效率及可靠性系統(tǒng)效率及可靠性 均受總線限制均受總線限制 隨著微處理機(jī)數(shù)目隨著微處理機(jī)數(shù)目 的增加，功能的擴(kuò)展及的增加，功能的擴(kuò)展及 系統(tǒng)效率會下降。系統(tǒng)效率會下降。 2多端口存儲器結(jié)構(gòu)多端口存儲器結(jié)構(gòu) 公共存儲器的特點(diǎn)：公共存儲器的特點(diǎn)： 訪問快，吞吐量大，系統(tǒng)效率高。訪問快，吞吐量大，系統(tǒng)效率高。 可靠性較高。可靠性較

5、高。 存儲器模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。存儲器模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。 由于系統(tǒng)可利用的存儲器端口數(shù)有限，因此限制了系由于系統(tǒng)可利用的存儲器端口數(shù)有限，因此限制了系 統(tǒng)的擴(kuò)展。統(tǒng)的擴(kuò)展。 3交叉開關(guān)結(jié)構(gòu)交叉開關(guān)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)特點(diǎn)： 系統(tǒng)并行處理能力高，具有最高的傳送效率。系統(tǒng)并行處理能力高，具有最高的傳送效率。 可采用關(guān)鍵部件的冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性?？刹捎藐P(guān)鍵部件的冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。 電子開關(guān)難于設(shè)計(jì)、制造。電子開關(guān)難于設(shè)計(jì)、制造。 二、松耦合系統(tǒng)二、松耦合系統(tǒng)總線型總線型 環(huán)型環(huán)型 星形星形 樹型樹型 混合型混合型 松耦合系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式有：松耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式有： 1總線型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu) 總線型結(jié)構(gòu)：總線型結(jié)構(gòu)：多個(gè)微機(jī)通過控制裝置和公共通信媒體結(jié)合成多個(gè)微機(jī)通過控制裝置和公共通信媒體結(jié)合成 一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展性好，可靠性高，總線型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展性好，可靠性高，總線型局域網(wǎng) 絡(luò)中某一結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)不會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。絡(luò)中某一結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)不會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。 存在問題：存在問題：當(dāng)總線本身出現(xiàn)故障時(shí)，會導(dǎo)致整個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)當(dāng)總線本身出現(xiàn)故障時(shí)，會導(dǎo)致整個(gè)局部網(wǎng)絡(luò) 不能工作。不能工作。 工作站之間傳送信息采用串行信息幀。工作站之間傳送信息采用串行信息幀。 幀：

7、所傳送信息的結(jié)構(gòu)。幀：所傳送信息的結(jié)構(gòu)。 同步通信信息幀包括：同步序列（同步字符）、目的地址、源同步通信信息幀包括：同步序列（同步字符）、目的地址、源 地址、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)塊和冗余檢驗(yàn)碼。地址、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)塊和冗余檢驗(yàn)碼。 冗余檢驗(yàn)碼：冗余檢驗(yàn)碼： 提高傳輸質(zhì)量的方法有兩種：提高傳輸質(zhì)量的方法有兩種： 改善信道的電性能，使誤碼率降低；改善信道的電性能，使誤碼率降低； 接收端檢驗(yàn)出錯(cuò)誤后，自動糾正錯(cuò)誤，或讓發(fā)送端重接收端檢驗(yàn)出錯(cuò)誤后，自動糾正錯(cuò)誤，或讓發(fā)送端重 新發(fā)送，直到接收到正確的信息為止。新發(fā)送，直到接收到正確的信息為止。 冗余校驗(yàn)就是差錯(cuò)控制技術(shù)中檢驗(yàn)錯(cuò)誤的一種方法。冗余校驗(yàn)就是差錯(cuò)控

8、制技術(shù)中檢驗(yàn)錯(cuò)誤的一種方法。 競爭總線系統(tǒng)存取信息控制方法：競爭總線系統(tǒng)存取信息控制方法： 載波偵聽多重訪問沖突檢測法載波偵聽多重訪問沖突檢測法(CSMACD) 時(shí)間片法時(shí)間片法 2環(huán)型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制邏輯也比較簡單，成本低。它是全互連結(jié)構(gòu)簡單，控制邏輯也比較簡單，成本低。它是全互連 結(jié)構(gòu)的簡化。結(jié)構(gòu)的簡化。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可靠性差，因?yàn)榻涌诓捎么薪Y(jié)構(gòu)，因此接口的故障將可靠性差，因?yàn)榻涌诓捎么薪Y(jié)構(gòu)，因此接口的故障將 嚴(yán)重地影響整個(gè)系統(tǒng)。嚴(yán)重地影響整個(gè)系統(tǒng)。 3星形結(jié)構(gòu)星形結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單明了，主結(jié)點(diǎn)到各站延時(shí)固定，易于信息匯結(jié)構(gòu)簡單明了，主結(jié)點(diǎn)到各站延時(shí)固定

9、，易于信息匯 集、轉(zhuǎn)接。集、轉(zhuǎn)接。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可靠性差、容易產(chǎn)生信息阻塞，線路利用率不高?？煽啃圆?、容易產(chǎn)生信息阻塞，線路利用率不高。 三、分級結(jié)構(gòu)形式三、分級結(jié)構(gòu)形式 分級結(jié)構(gòu)形式有兩重含義：分級結(jié)構(gòu)形式有兩重含義： 縱向分層：在縱向上需要多種功能。這些功能應(yīng)當(dāng)分縱向分層：在縱向上需要多種功能。這些功能應(yīng)當(dāng)分 成層次，下一層功能是上一層功能的基礎(chǔ)。成層次，下一層功能是上一層功能的基礎(chǔ)。 橫向分解：在縱向分層的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)再進(jìn)一步對同橫向分解：在縱向分層的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)再進(jìn)一步對同 一層的任務(wù)進(jìn)行橫向分解。一層的任務(wù)進(jìn)行橫向分解。 7-3 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的總線技術(shù)多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的總線技

10、術(shù) 一、總線一、總線 總線：總線：就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各獨(dú)立模塊之間傳遞各種信息的就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各獨(dú)立模塊之間傳遞各種信息的 渠道，也是一組線的集合。渠道，也是一組線的集合。 總線的電氣連線：總線的電氣連線： 數(shù)據(jù)和地址線數(shù)據(jù)和地址線 控制、時(shí)序和中斷信號線控制、時(shí)序和中斷信號線 電源線和地線電源線和地線 備用線備用線 二、總線的分類二、總線的分類 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ： 總線按功能和總線按功能和 結(jié)構(gòu)可分為：結(jié)構(gòu)可分為： 內(nèi)部總線內(nèi)部總線 外部總線外部總線 并行總線并行總線 串行總線串行總線 內(nèi)內(nèi) 部部 總總 線線 RAM ROM A/D D/A DI DO 外部總外部總 線接口

11、線接口 系系 統(tǒng)統(tǒng) A CPU 內(nèi)內(nèi) 部部 總總 線線 RAM ROM A/D D/A DI DO 外部總外部總 線接口線接口 系系 統(tǒng)統(tǒng) B 外外 部部 總總 線線 CPU 1、內(nèi)部總線和外部總線、內(nèi)部總線和外部總線 內(nèi)部總線：內(nèi)部總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的模板和模板之間進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的模板和模板之間進(jìn)行通信的 總線，又稱插件板極總線?？偩€，又稱插件板極總線。 總線功能：總線功能： 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 地址總線地址總線 控制總線控制總線 電源總線電源總線 機(jī)械要素：機(jī)械要素：模板尺寸、接插件尺寸、針數(shù)。模板尺寸、接插件尺寸、針數(shù)。 電氣要素：電氣要素：信號的電平、信號的時(shí)序。信號的電平、

12、信號的時(shí)序。 2、并行總線和串行總線、并行總線和串行總線 并行總線的優(yōu)點(diǎn)：并行總線的優(yōu)點(diǎn)：信號線各自獨(dú)立，信號傳輸快，接口簡單。信號線各自獨(dú)立，信號傳輸快，接口簡單。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電纜線數(shù)多。電纜線數(shù)多。 串行總線的優(yōu)點(diǎn)：串行總線的優(yōu)點(diǎn)：電纜線數(shù)少，便于遠(yuǎn)距離傳輸。電纜線數(shù)少，便于遠(yuǎn)距離傳輸。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：信號傳輸慢，接口復(fù)雜。信號傳輸慢，接口復(fù)雜。 外部總線：外部總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)之間進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)之間進(jìn)行 通信的總線。通信的總線。 機(jī)械要素：機(jī)械要素：插件型號、電纜線。插件型號、電纜線。 電氣要素：電氣要素：發(fā)送與接收信號的電平、發(fā)送與接收信號

13、的時(shí)序。發(fā)送與接收信號的電平、發(fā)送與接收信號的時(shí)序。 功能要素：功能要素：發(fā)送與接收的管理能力、發(fā)送與接收的控制能力、發(fā)送與接收的管理能力、發(fā)送與接收的控制能力、 發(fā)送與接收的編碼規(guī)則。發(fā)送與接收的編碼規(guī)則。 三、三、 STD總線（內(nèi)部總線）總線（內(nèi)部總線） STD總線是一種面向工業(yè)控制的總線是一種面向工業(yè)控制的8位微機(jī)總線，通過位微機(jī)總線，通過 對原對原STD總線進(jìn)行改造，使它升格為總線進(jìn)行改造，使它升格為8位位/16位兼容總線，位兼容總線，32位位 STD總線標(biāo)準(zhǔn)也已推出。總線標(biāo)準(zhǔn)也已推出。 用用STD總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的模塊計(jì)算機(jī)系列，稱為總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的模塊計(jì)算機(jī)系列，稱為STD總總 線模塊式

14、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。線模塊式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 1STD總線引腳分配總線引腳分配 STD總線采用小板結(jié)構(gòu)（總線采用小板結(jié)構(gòu)（114.3mm*165.1mm），它是），它是56 線的同步總線，可分為線的同步總線，可分為5個(gè)功能組。個(gè)功能組。 各組引腳及功能如下：各組引腳及功能如下： 邏輯電源線：邏輯電源線： 引腳引腳16 （1、2 +5V；3、4GND； 5、6 -5V） 數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線： 引腳引腳714 （D0D7） 地址總線：地址總線： 引腳引腳1530 （A0A15） 控制總線：控制總線： 引腳引腳3152 22根根 輔助電源線：輔助電源線： 引腳引腳5356 53、54：/AUXGND附加

15、電源地附加電源地 55：+12V附加附加+12V電源電源 56：-12V附加附加-12V電源電源 數(shù)據(jù)總線是數(shù)據(jù)總線是8位、雙向、三態(tài)、高有效的總線。定義引腳是位、雙向、三態(tài)、高有效的總線。定義引腳是 D。D7，擴(kuò)展地址是，擴(kuò)展地址是A16A23。 地址總線是地址總線是16位、三態(tài)、高有效的總線。定義引腳是位、三態(tài)、高有效的總線。定義引腳是A8 Al5數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展是數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展是D8D15。 控制總線控制總線 STD總線信號功能：總線信號功能： 存儲器、存儲器、I/O操作操作 存儲器擴(kuò)展存儲器擴(kuò)展 存儲器映象存儲器映象I/O 動態(tài)存儲器刷新動態(tài)存儲器刷新 直接訪存、直接訪存、 多微處理器結(jié)構(gòu)多

16、微處理器結(jié)構(gòu) 電源掉電再啟動電源掉電再啟動 優(yōu)先級矢量中斷優(yōu)先級矢量中斷 總線響應(yīng)總線響應(yīng) 存儲器和存儲器和IO控制控制 31） /WR：寫控制信號：寫控制信號 32）/RD：讀控制信：讀控制信 33）/IORQ：I/O地址選擇信號地址選擇信號 34）/MEMRQ：存儲器地址選擇信號：存儲器地址選擇信號 35）IOEXP：I/O擴(kuò)展信號擴(kuò)展信號 36）MEMEX：存儲器擴(kuò)展信號：存儲器擴(kuò)展信號 外圍設(shè)備定時(shí)外圍設(shè)備定時(shí) 37）/REFRESH：存儲器刷新信號：存儲器刷新信號 38）/MCSYNC：CPU機(jī)器周期同步信號機(jī)器周期同步信號 39）/STATUS1 40）/STATUS0 CPU狀態(tài)

17、信號線 狀態(tài)信號線 中斷和總線控制中斷和總線控制 41）/BUSAK：總線響應(yīng)信號：總線響應(yīng)信號 42）/BUSRQ：總線請求信號：總線請求信號 43）/INTAK：中斷響應(yīng)信號：中斷響應(yīng)信號 44）/INTRQ：中斷請求信號：中斷請求信號 45）/WAITRQ：等待請求信號：等待請求信號 46）/NMIRQ：非屏蔽中斷請求信號：非屏蔽中斷請求信號 時(shí)鐘和復(fù)位時(shí)鐘和復(fù)位 47）/SYSRESET：系統(tǒng)復(fù)位信號線：系統(tǒng)復(fù)位信號線 48）/PBRESET：按鈕復(fù)位信號線：按鈕復(fù)位信號線 49）/CLOCK：處理器時(shí)鐘信號：處理器時(shí)鐘信號 50）/CNTRL：附加同步信號線：附加同步信號線 串行優(yōu)先

18、級鏈串行優(yōu)先級鏈 51）BAO：優(yōu)先級鏈輸出信號：優(yōu)先級鏈輸出信號 52）BAI：優(yōu)先級鏈輸入信號：優(yōu)先級鏈輸入信號 2總線優(yōu)先級控制總線優(yōu)先級控制 串聯(lián)總線優(yōu)先級控制串聯(lián)總線優(yōu)先級控制 并聯(lián)總線優(yōu)先級控制并聯(lián)總線優(yōu)先級控制 3兼容式的總線結(jié)構(gòu)兼容式的總線結(jié)構(gòu) STD總線具有兼容式的總線結(jié)構(gòu)，它的兼容性很強(qiáng)?？偩€具有兼容式的總線結(jié)構(gòu)，它的兼容性很強(qiáng)。STD 總線支持各種系列的計(jì)算機(jī)?？偩€支持各種系列的計(jì)算機(jī)。 四、四、PC總線總線 （內(nèi)部總線）（內(nèi)部總線） PC總線是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中常用的一種總線總線是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中常用的一種總線 。 PC總線定義了總線定義了 62根引腳信號：根引腳信號：

19、8位雙向數(shù)據(jù)總線，位雙向數(shù)據(jù)總線， 20位地址總線、位地址總線、 6級中斷、級中斷、 存儲器與存儲器與IO讀寫控制線，讀寫控制線， 時(shí)鐘與定時(shí)線，時(shí)鐘與定時(shí)線， 3個(gè)個(gè)DMA通道的控制線、通道的控制線、 存儲器刷新定時(shí)控制線、存儲器刷新定時(shí)控制線、 通道檢查線、通道檢查線、 四種電源線四種電源線+ 5V、-5V、+12V、-12V 地線地線 五、五、RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口總線標(biāo)準(zhǔn)接口總線 1、RS-232C總線的特點(diǎn)和引腳定義總線的特點(diǎn)和引腳定義 特點(diǎn)特點(diǎn)： 信號線少信號線少 有多種可供選擇的信息傳送速率有多種可供選擇的信息傳送速率 傳送距離遠(yuǎn)傳送距離遠(yuǎn) 引線：引線： RS-232C接口包括有

20、兩條通道：接口包括有兩條通道： 初級通道初級通道 次級通道次級通道 輔助通道輔助通道 返回通道返回通道 2、RS232C總線的標(biāo)準(zhǔn)總線的標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械特性標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械特性標(biāo)準(zhǔn) 連接器采用連接器采用DB-25插頭和插座插頭和插座 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 電氣特征標(biāo)準(zhǔn)電氣特征標(biāo)準(zhǔn) RS232C總線信號采用負(fù)邏輯?？偩€信號采用負(fù)邏輯。 在在TxD和和RxD線上：線上： “1”-3V-25V ； “0”+3V+25V 在在RTS、CTS、DSR、CD線上：線上： “ON”+3V+25V ； “OFF-3

21、V-25V 在連接在連接RS232C標(biāo)準(zhǔn)總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 3、終端、終端/計(jì)算機(jī)通信互連方式計(jì)算機(jī)通信互連方式 六、六、RS422A總線總線 RS-422A總線規(guī)定使用雙端發(fā)送總線規(guī)定使用雙端發(fā)送 器和接收器器和接收器 ，每個(gè)信號使用二根，每個(gè)信號使用二根 導(dǎo)線，導(dǎo)線，DTE和和DCE之間無公共地之間無公共地 線，進(jìn)行單向平衡式傳送，可以有線，進(jìn)行單向平衡式傳送，可以有 效地克服干擾的影響。效地克服干擾的影響。 RS-422A總線信號也采用負(fù)邏輯，邏輯總線信號也采用負(fù)邏輯，邏輯“1”狀態(tài)電平為狀態(tài)電平為-6V 至至-2V；邏輯；邏輯”“”

22、“0”狀態(tài)電平為狀態(tài)電平為+2V至至+6V，其中，其中-2V至至+2V用用 作信號狀態(tài)的變遷區(qū)。作信號狀態(tài)的變遷區(qū)。 RS422A接口驅(qū)動和接收可采用集成電路來實(shí)現(xiàn)接口驅(qū)動和接收可采用集成電路來實(shí)現(xiàn) RS422A在幾十米的傳送距離上，其速率可達(dá)在幾十米的傳送距離上，其速率可達(dá)10M波特，波特， 若傳輸波特率在若傳輸波特率在20K波特以下，其傳送距離可達(dá)波特以下，其傳送距離可達(dá)1500m。 注意：注意：以上以上RS-232C和和RS422A總線的總線標(biāo)準(zhǔn)是采用電壓總線的總線標(biāo)準(zhǔn)是采用電壓 信號，信號， DTE和和DCE之間沒有光電隔離，容易受外界干擾的影之間沒有光電隔離，容易受外界干擾的影 響響

23、 。20mA電流環(huán)接口電路增加了光電隔離電路，提高了系統(tǒng)電流環(huán)接口電路增加了光電隔離電路，提高了系統(tǒng) 抗干擾的能力。抗干擾的能力。 7-4 7-4 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的通信技術(shù)多微處理機(jī)控制系統(tǒng)的通信技術(shù) 通信要求：通信要求： 具有高可靠性。具有高可靠性。 具有高傳送效率，提高并行處理能力，減少完成一個(gè)信具有高傳送效率，提高并行處理能力，減少完成一個(gè)信 息交換所需的通信次數(shù)。息交換所需的通信次數(shù)。 有足夠的緩沖區(qū)容量。有足夠的緩沖區(qū)容量。 8-4-1 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 1總線連接的通信方式總線連接的通信方式 2調(diào)制調(diào)制-解調(diào)連接的通信方式解調(diào)連接的通信方式 調(diào)制有三種方式：調(diào)制有三種方

24、式： 調(diào)幅方式：調(diào)幅方式：指載波的頻率和相位都不變，而振幅隨信號變化。指載波的頻率和相位都不變，而振幅隨信號變化。 調(diào)頻方式：調(diào)頻方式：指載波的振幅和相位都不變，而頻率隨信號變化。指載波的振幅和相位都不變，而頻率隨信號變化。 調(diào)相方式：調(diào)相方式：指載波的振幅和頻率都不變，而相位隨信號變化。指載波的振幅和頻率都不變，而相位隨信號變化。 實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制-解調(diào)的設(shè)備叫調(diào)制解調(diào)的設(shè)備叫調(diào)制-解調(diào)器。解調(diào)器。 通信距離可達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米，通信速度一般只有幾千波特。通信距離可達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米，通信速度一般只有幾千波特。 3用過程輸入輸出裝置連接的通信方式用過程輸入輸出裝置連接的通信方式 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)

25、點(diǎn)：程序處理方便程序處理方便。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能遠(yuǎn)距離通信，通信能力有限，傳送速度較低，傳不能遠(yuǎn)距離通信，通信能力有限，傳送速度較低，傳 送距離通常限制在送距離通常限制在500m左右。左右。 4高速數(shù)據(jù)通道連接的通信方式高速數(shù)據(jù)通道連接的通信方式 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對主機(jī)運(yùn)行的干擾少，傳送速率較高，傳送距離較遠(yuǎn)。對主機(jī)運(yùn)行的干擾少，傳送速率較高，傳送距離較遠(yuǎn)。 且配線簡單，通用性強(qiáng)、擴(kuò)展容易，集散控制系統(tǒng)大都采用高且配線簡單，通用性強(qiáng)、擴(kuò)展容易，集散控制系統(tǒng)大都采用高 速數(shù)據(jù)通道。速數(shù)據(jù)通道。 7-4-2 緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)的緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)的 共享存儲器通信共享存儲器通信 1、 多端口公共存儲器通信

26、多端口公共存儲器通信 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 工作過程：工作過程： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提供了大量的微機(jī)之提供了大量的微機(jī)之 間的通信路徑，通信速度快。間的通信路徑，通信速度快。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 微機(jī)臺數(shù)增加，多微機(jī)臺數(shù)增加，多 路通道復(fù)雜，通信效率則下路通道復(fù)雜，通信效率則下 降。降。 2、共享存儲器多微機(jī)系統(tǒng)舉例、共享存儲器多微機(jī)系統(tǒng)舉例 7-4-3 松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信 1、集中控制式并行總線結(jié)構(gòu)的通信、集中控制式并行總線結(jié)構(gòu)的通信 系統(tǒng)總線通信控制線：系統(tǒng)總線通信控制線： /REQ /DIR /ALL /STA /ANS /END /RESET 通信過程：通信過程：pipj

27、串行傳送方式：串行傳送方式：在數(shù)據(jù)傳輸在數(shù)據(jù)傳輸 時(shí)，數(shù)據(jù)編碼字符不是同時(shí)時(shí)，數(shù)據(jù)編碼字符不是同時(shí) 發(fā)送的，而是按一定順序，發(fā)送的，而是按一定順序， 一位接一位在通信線路中被一位接一位在通信線路中被 發(fā)送和接收的。發(fā)送和接收的。 1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2、多微機(jī)控制系統(tǒng)中串行數(shù)據(jù)通信、多微機(jī)控制系統(tǒng)中串行數(shù)據(jù)通信 串行信息傳送的方法有：串行信息傳送的方法有： 令牌傳送法令牌傳送法 時(shí)間片法時(shí)間片法 寄存器插入法寄存器插入法 2) 令牌傳送方式令牌傳送方式 信息幀格式：信息幀格式： 標(biāo)志標(biāo)志 FLAG 目的地目的地 址址 原地原地 址址 控制信控制信 息息 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) M 檢驗(yàn)檢驗(yàn) 回答回答 A

28、CK 令牌令牌 TOKEN 標(biāo)志和令牌是特殊規(guī)定的代碼標(biāo)志和令牌是特殊規(guī)定的代碼 美國阿波羅系統(tǒng)中規(guī)定：美國阿波羅系統(tǒng)中規(guī)定： 標(biāo)志標(biāo)志(FLAG)011111101 令牌令牌(TOKEN)011111100 TBnet局部網(wǎng)：局部網(wǎng)： 標(biāo)志標(biāo)志(FLAG)011111110 令牌令牌(TOKEN)01111110 3) 令牌傳送和存取控制令牌傳送和存取控制 工作過程工作過程 A B C D 網(wǎng)絡(luò)中的信息分布況為：網(wǎng)絡(luò)中的信息分布況為： 標(biāo)志標(biāo)志目的地址目的地址 C 原地址原地址 A 控制信息控制信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)M1 檢驗(yàn)碼檢驗(yàn)碼 ACK 0 令牌令牌 標(biāo)志標(biāo)志 目的地址目的地址 C 原地址原地址

29、 A 控制控制 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) M1 檢驗(yàn)檢驗(yàn) CRC ACK 1 標(biāo)志標(biāo)志 目的地址目的地址 B 原地址原地址 D 控制控制 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) M2 檢驗(yàn)檢驗(yàn) CRC ACK 0 令牌令牌 傳送信息中只剩下節(jié)點(diǎn)傳送信息中只剩下節(jié)點(diǎn)D發(fā)往節(jié)點(diǎn)發(fā)往節(jié)點(diǎn)B的信息時(shí)。信息分布為：的信息時(shí)。信息分布為： 標(biāo)志標(biāo)志 目的地址目的地址 B 原地址原地址 D 控制信控制信 息息 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)M2 檢驗(yàn)檢驗(yàn) CRC ACK 0 令牌令牌 A B C D 4) 環(huán)路令牌傳送的要點(diǎn)及特點(diǎn)：環(huán)路令牌傳送的要點(diǎn)及特點(diǎn)： 環(huán)路令牌傳送的要點(diǎn)：環(huán)路令牌傳送的要點(diǎn)： 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一環(huán)路。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一環(huán)路。 由令牌來控制對信息的訪問權(quán)。

30、由令牌來控制對信息的訪問權(quán)。 任何一個(gè)站，允許保持令牌的時(shí)間是限定的。任何一個(gè)站，允許保持令牌的時(shí)間是限定的。 令牌是根據(jù)站地址及其邏輯環(huán)上的順序進(jìn)行傳遞的。令牌是根據(jù)站地址及其邏輯環(huán)上的順序進(jìn)行傳遞的。 環(huán)路令牌傳送的特點(diǎn)：環(huán)路令牌傳送的特點(diǎn)： 適用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。適用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。 控制不太復(fù)雜，且全部采用數(shù)字技術(shù)，適用于各種控制不太復(fù)雜，且全部采用數(shù)字技術(shù)，適用于各種 傳輸媒體傳輸媒體 環(huán)路中需要有防止令牌增多或令牌丟失的診斷方法。環(huán)路中需要有防止令牌增多或令牌丟失的診斷方法。 當(dāng)環(huán)中某一節(jié)點(diǎn)忙于別的事或出故障時(shí)，環(huán)接口應(yīng)當(dāng)環(huán)中某一節(jié)點(diǎn)忙于別的事或出故障時(shí)，環(huán)接口應(yīng) 通過程序設(shè)定將旁路開關(guān)合上，以保證環(huán)路仍能繼續(xù)通過程序設(shè)定將旁路開關(guān)合上，以保證環(huán)路仍能繼續(xù) 工作。工作。 7-5 多微處理機(jī)控制系統(tǒng)舉例多微處理機(jī)控制系統(tǒng)舉例 多微處理機(jī)多微處理機(jī)CNC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 一、系統(tǒng)構(gòu)成一、系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 采用總線緊耦采用總線緊耦 合結(jié)構(gòu)合結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)按主從式系統(tǒng)按主從式 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)