基于共享存儲器的多處理機并行快速通信

摘要：本文提出了當多處理機系統工作時，為了實現快速有效的通信，采用使多處理器共享存儲囂方案。IDT7134雙口RAM是本方案選擇的共享存儲器。針對該方案，本文給出了接口電路的硬件設計和軟件設計。在接口電路設計中，重點介紹了IDT7134和CPU的連接；在軟件設計當中，重點介紹了如何處理地址爭用，通過設置一些標志位來使多處理機在訪問共享存儲器的同一地址時避免沖突，從而有效地實現了數據的高速傳輸。本方案經理論和實踐證明是可行并有效的。
關鍵詞：雙口RAM；高速并行通信；IDT7134；STC89C54

隨著信息技術的發展，消費電子產品、工業儀表等電子設備對信息處理速度要求的增高，在多CPU系統當中，往往有大量的數據需要交換。通常情況下，CPU之間進行數據交換的方式有3種：串行口數據交換、I／O口數據交換和共享存儲器數據交換。串行口數據交換方式是指利用CPU本身提供的串行口或在CPU芯片基礎上用軟硬件開發一個串行口實現雙CPU數據交換，該方式實現起來相對簡單，適用于兩個CPU數據交換信息量不是很大，且實時性要求不高的場合。I／O口數據交換方式是指在雙CPU之間增加緩沖器或鎖存器實現數據交換目的，但這種方式下的數據交換信息量受到很大限制，速度也不高，適用于交換信息量很小且實時性要求不高的場合。共享存儲器數據交換方式可分為兩種：一種是兩個CPU中的一個CPU提供直接存儲器存取(DirectMemory Access，DMA)功能；另一種采用雙口RAM來實現。前者兩片CPU不能同時訪問共享存儲器，雖然數據交換信息量大，但設計復雜、編程難度大；后者可同時訪問共享存儲器，數據傳輸量大、傳輸速度快、接口電路簡單、軟件編程容易。鑒于此，本文采用雙口RAM IDT7134來實現高速并行通信，多處理機選擇8051系列STC89C54的8位單片機，共兩片，來實現雙機通信。

1 器件介紹
1．1 STC89C54單片機簡介
STC89C54RD+系列單片機是中國宏晶科技公司生產的8位的51單片機系列，具有低功耗，高速，抗靜電，抗干擾，ISP／IAP在系統可編程／在應用可編程，無需編程器／仿真器等等特點。STC89C54的在線編程電路如圖1所示。

STC89C54工作電壓是5 V。工作頻率可高達80 MHz。在本設計系統中選定晶振頻率為22．1184 MHz。Flash程序存儲器字節是16 K。RAM數據存儲器字節是1 280。EEPROM字節是16 K。有2個串口UART，8個中斷源，3個16位的定時器，比以前的51單片機多了4個I／O口。
STC89C54可以使用匯編語言進行設計，也可以使用Keil C語言設計，讀者可以根據需要靈活使用，本文使用的是Keil C語言，調試編譯成功后用STC_ISP．exe工具將生成的2進制代碼或16進制代碼下載到STC單片機中。
1．2 IDT7134雙口RAM
IDT7134是美國IDT公司生產的4 Kx8的4 K字節(4 Kx8位)存儲容量的高速靜態隨機存取雙口寄存器(DPSRAM)(COMS)。功耗較低：工作狀態下700 mW，待機狀態下1～5mW。雙口RAM的每一個端口具有獨立的I／O口線，地址和控制信號線，可以同時對存儲器的任何地址進行操作。原理框圖如圖2所示。