1 主從式多機通信

所謂主從式多機系統(tǒng)，即在數(shù)個ARM" title="ARM">ARM(或單片機)中，有一個是主機，其余的為從機。從機要服從主機的調(diào)度,、支配，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

多機通信" title="多機通信">多機通信的編程技術(shù)" src="http://files.chinaaet.com/images/20110621/265b6db1-9528-4dfb-b7c1-1c80a804828f.jpg" />

主機信息可以發(fā)到各個從機,，從機發(fā)送的信息只能被主機接收，從機之間不進行通信,。

51單片機串口不同尋常的特征是包括第9位方式(在串口模式2和模式3下),。它允許把在串行口通信增加的第9位用于標志特殊字節(jié)的接收。一般約定第9位為高時表示該字節(jié)為地址字節(jié),，第9位為低時為數(shù)據(jù)字節(jié),。第9位方式允許接收單片機信息,，僅當(dāng)字節(jié)具有一個第9位時才能被中斷。用這種方式,，主機首先廣播1字節(jié),，并讓其第9位為高，同時收到該字節(jié)的各個從機,，只有地址相符的打開,，以接收后面的數(shù)據(jù)字節(jié)。所接續(xù)的數(shù)據(jù)字節(jié)(第9位為低)不能引起其他從機中斷,，因為未送它們的地址,。

51單片機用9位方式多機通信時，串口模式必須在方式2或方式3,。

其實現(xiàn)多機通信的原理和工作過程如下：作主機的8051的SM2應(yīng)設(shè)定為O,，作從機的sM2設(shè)定為1。主機發(fā)送并被從機接收的信息有兩類：一類是地址,，用于指示需要和主機通信的從機地址,，由串行數(shù)據(jù)第9位為“1”來標志；另一類是數(shù)據(jù),，由串行數(shù)據(jù)第9位為“0”來標志,。由于所有從機的SM2=1,，故每個從機總能在R1=O收到主機發(fā)來的地址(因為串行數(shù)據(jù)的第9位為“l”),，并進入各自的中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中,，每臺從機把接收到的從機地址和它的本機地址(系統(tǒng)設(shè)計時所分配)進行比較,。所有比較不相等的從機均從各自的中斷服務(wù)程序中退出(SM2仍為1)，只有比較成功的從機才足被主機尋址通信的從機,。被尋址的從機在程序中使SM2=0,，以便接收隨之而來的數(shù)據(jù)或命令(RB8=0)。上述過程進一步歸結(jié)如下：

①主機的SM2為O,，所有從機的SM2=1,，以便接收主機發(fā)來的地址。
　?、谥鳈C給從機發(fā)送地址時,，第9數(shù)據(jù)位應(yīng)設(shè)置l，以指示從機接收這個地址,。
　?、鬯袕臋C在SM2=1、RB8=1和RI=O時,，接收主機發(fā)來的從機地址,，進入相應(yīng)中斷服務(wù)程序,，并與本機地址相比較，以便確認是否為被尋址從機,。
　?、鼙粚ぶ窂臋C通過指令清除SM2，以便正常接收數(shù)據(jù),，并向主機發(fā)回接收到的從機地址,，供主機核對。未被尋址的從機保持SM2=1,，并退出各自中斷服務(wù)程序,。
　　⑤完成主機和被尋址之間的數(shù)據(jù)通信,，被尋址從機在通信完成后重新使SM2=l,，并退出中斷服務(wù)程序，等待下次通信,。

從以上8051實現(xiàn)9位方式多機通信的過程可見,，關(guān)鍵問題在于：

①發(fā)送端(主機)如何發(fā)送第9位，并且可編程設(shè)置1或O,；
　?、诮邮斩?從機)如何接收到這第9位，并判斷出是l還是0,。

以上問題,，8051串口可通過控制寄存器SCON中的TB8、RB8和SM2位的設(shè)置和讀取輕松解決,，但在ARM中并沒有與805l類似功能的寄存器,。那么ARM7多機系統(tǒng)怎樣實現(xiàn)如上9位方式多機通信呢?下面通過分析ARM串口(以UART" title="UART">UART0為例)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)寄存器，給出一個有效的解決方案,。

2 ARM7串口UART0內(nèi)部結(jié)構(gòu)

使用ARM7串口UARTO之前須設(shè)置5個寄存器,，即中斷使能寄存器UOIER、UARTO格式控制寄存器UOLCR,、FIFO控制寄存器UOFCR和波特率設(shè)置寄存器UODLM和UODLL,。發(fā)送過程是：CPU內(nèi)核通過VPB接口對UARTO的寄存器進行讀寫訪問，數(shù)據(jù)首先進入發(fā)送緩存UOTHR,，經(jīng)發(fā)送移位寄存器UOTSR逐位移出,，經(jīng)TxDO引腳輸出。接收過程是：數(shù)據(jù)經(jīng)RxDO,，先進入接收移位寄存器UORSR,，經(jīng)接收緩存U0RBR，通過VPB與CPU內(nèi)核相連,。特別注意的是,，通信過程中ARM7串口中的中斷標志寄存器U0IIR和UART0狀態(tài)寄存器UOLSR的各位將隨著通信收發(fā)而自動受到影響,，也就是說這兩個寄存器記錄了數(shù)據(jù)通信過程的狀態(tài)信息，這些信息很有用,。

UOIIR寄存器的描述如表1所列,。

UOIIR提供狀態(tài)代碼，用于指示一個掛起中斷的中斷源和優(yōu)先級,。在訪問UOIIR的過程中,，中斷被凍結(jié)。如果在訪問UOIIR時產(chǎn)生了中斷,，該中斷將被記錄,，在下次訪問UOIIR時可以讀出，避免了中斷的丟失,。

UOLSR寄存器描述如下：

RDR：接收數(shù)據(jù)就緒,。判斷該位是否置1，決定能否從FIF0中讀取數(shù)據(jù),。
　　0——UORBR為空,。
　　l——UORBR中包含有效數(shù)據(jù)。從接收FIFO中讀走所有數(shù)據(jù)后,，恢復(fù)為O,。
　　0E：溢出錯誤標志。當(dāng)U0RBR寄存器中已經(jīng)有新的字符就緒,，而接收FIF0已滿時,，該位置位。
　　0——接收緩存區(qū)沒有溢出,。
　　1——接收緩存區(qū)發(fā)生溢出錯誤,。
　　PE：奇偶校驗錯誤,。在使能奇偶校驗位之后,，對所有接收的數(shù)據(jù)都進行奇偶校驗，如果與UOLCR中的設(shè)置不符,，將引起奇偶校驗錯誤,。
　　O——沒有發(fā)生奇偶校驗錯誤。
　　1——發(fā)生奇偶校驗錯誤,。讀操作使該位恢復(fù)為O,。
　　FE：幀錯誤標志。當(dāng)接收字符的停止位為O時,，產(chǎn)生幀錯誤,。
　　O——沒有發(fā)生幀錯誤。
　　1——發(fā)生幀錯誤,。讀取該位時恢復(fù)為O,。
　　BI：間隔中斷標志,。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果RXDO引腳保持低電平,，將產(chǎn)生間隔中斷,。發(fā)生間隔中斷后，接收模塊停止數(shù)據(jù)接收,。
　　O——沒有發(fā)生間隔中斷,。
　　1——發(fā)生間隔中斷。
　　THRE：反映UOTHR是否為空,，也可以認為發(fā)送FIFO是否為空,。
　　O——不為空。
　　1——空,。對UOTHR進行寫操作,，使該位恢復(fù)為O。
　　TEMT：當(dāng)發(fā)送移位寄存器和UOTHR均為空時,，該位置位,。
　　0——不為空。
　　1——空,。對UOTHR進行寫操作,，使該位恢復(fù)為0。
　　RXFE：如果一個帶有接收錯誤(如幀錯誤,、奇偶錯誤或間隔中斷)的字符裝入UORBR時,，該位置位。
　　O——UORBR中沒有接收錯誤,，或UOFCR[O]為0,。
　　1——UORBR中包含至少一個UARTO Rx錯誤。

另外,，還有兩個很重要的寄存器：一個是前面提到的格式控制寄存器UOLCR,，另一個是FIFO控制寄存器UOFCR。

UOLCR寄存器的描述如下：

其中第3位和第4,、5位十分重要,。

奇偶使能：控制是否進行奇偶校驗。如果使能,，發(fā)送時將添加一位校驗位,。

O——禁止奇偶產(chǎn)生和校驗。
　　1——使能奇偶產(chǎn)生和校驗,。
　　奇偶選擇：設(shè)置奇偶校驗類型,。
　　OO——奇數(shù)(數(shù)據(jù)位+校驗位=奇數(shù))。
　　01——偶數(shù)(數(shù)據(jù)位+校驗位=偶數(shù)),。
　　10——校驗位強制為1,。
　　11——校驗位強制為O,。

U0FCR寄存器的描述如下：

這里面注意第6、7位,。

Rx觸發(fā)點設(shè)置：通過設(shè)置這兩位可以調(diào)整接收FIF0中觸發(fā)RDA中斷的有效字節(jié)數(shù)量,。
　　00——觸發(fā)點O(1字節(jié))。
　　01——觸發(fā)點1(4字節(jié)),。
　　10——觸發(fā)點2(8字節(jié)),。
　　11——觸發(fā)點3(14字節(jié))。

3 9位方式多機通信編程實現(xiàn)

上面已說明,，9位方式多機通信的關(guān)鍵是第9位的編程發(fā)送和第9位的接收和判斷,。

對于發(fā)送端，利用UOLCR寄存器的設(shè)置便能實現(xiàn)第9位的編程發(fā)送,。

UOLCR=0x2B,； //帶奇偶校驗，強制為l
　　UOLCR=Ox3B,； //帶奇偶校驗,，強制為O

通過以上設(shè)置，只要編程發(fā)送1字節(jié),，ARM就自動將第9位按程序設(shè)置的0或1發(fā)送出去,。

難點在于接收端，即接收端把接收到的第9位放到哪了,，程序員又如何知道這第9位是0還是1,。

其實，ARM并不像51單片機那樣把接收到的第9位數(shù)據(jù)自動裝入SCON的RB8,。實際上,，ARM并沒有這樣的寄存器SCON，也沒有RB8位,。要實現(xiàn)判斷第9位為1或0,，只能利用ARM串口通信的奇偶校驗功能!

具體思路如下：

①設(shè)置奇偶校驗使能；
　?、诰幊套x取UOLSR寄存器的PE位(具體含義見UOLSR寄存器的描述部分),；
　?、劬幊膛袛嗍盏降膌字節(jié)中有多少個“1”,，并設(shè)置一標志PP；
　?、軐⑸鲜鰳酥九cPE位比較處理,；
　　⑤比較的結(jié)果就正確表示了第9位是“O”,，還是“1”,。

按照以上思路,，可有效實現(xiàn)第9位的判斷。下面給出相應(yīng)的程序代碼：

上述程序中變量u9就是得到的第9位標志：

當(dāng)u9=OxFF時,，說明第9位為1,；
　　當(dāng)u9=OxFE時，說明第9位為O,。

還需注意的是,，接收端奇偶校驗設(shè)置成偶校驗還是奇校驗，要根據(jù)后面程序中標志pp的設(shè)置而定,。

4 總 結(jié)

本設(shè)計方案巧妙地應(yīng)用ARM串口通信奇偶校驗功能,，實現(xiàn)了9位方式的多機通信，并在相關(guān)課題中成功應(yīng)用,，而且保證了通信的可靠性,。