采用软件模拟SPI总线实现双单片机数据通信模块的设计

我们在对双单片机数据通信模块设计的过程中，人们为了使其数据信息传输能力得到有效的提高，人们就采用软件模拟SPI总线来对其进行处理，这样不仅使得通过系统通信结构得到了进一步的优化，还很好的满足了单片机运行的相关要求，使其通信系统的通信能力很好的提升。本文通过对数据通信模块的双单片机的结构和工作原理进行简要的介绍，讨论了双单片机数据通信模块设计的相关内容，以供参考。

双单片机SPI总线数据通信设计分析

在当前我国工业经济发展的过程中，人们为了实现工业的信息化生产，就将计算机控制系统应用到其中才，使其生产效率和质量得到有效的提高。但是，由于工业生产环境十分的恶劣，这就使得计算机系统在运行的过程中，自身结构的稳定性和可靠性存在着一定的问题，进而导致通信信息在传递时，出现信号中断的情况。因此为了使得计算机系统的数据通信能力得到很好的提升，就通过对双单片机的数据通信模块的设计，来对其进行相应的处理，从而保障信息数据的正常输送，以确保工艺生产的正常运行。

1、 数据通信模块的双单片机结构和工作原理

目前我们在对数据通信模块处理的过程中，通常都是采用RS485总线技术来对其进行处理的，从而对相关的信息数据进行收集，以确保整个通信系统的正常使用，但是随着时代的不断发展，传统单片机的工作性能已经无法满足信息通信的相关要求，我们就对其数据通信模块进行相应的优化处理，因此就采用双单片机结构，来对其工作性能进行有效，在利用软件模拟SPI总线，来对其进行处理，从而使得整个通信系统的稳定性和可靠性得到有效的保障。

在双单片机数据通信模块设计的过程中，其双单片机结构主要是有两个不同的CPU系统组成的，它首先是利用一个CPU系统通过RS485总线技术来对相关的信息数据进行采集，再在软件模拟SPI总线技术的基础之上，将相关的信息数据传递到另一个CPU系统上。在整个双单片机结构允许的过程中，人们主要是以第二个CPU系统模块为主要的核心内容，从而对所接受到的信息数据进行采集。这样不仅使得信息通信的效果得到很好的改善，还有利于人们对相关信息数据的采集，从而使得整个生产工作的效率和质量得到有效的提升。而且随着时代的不断进步，人们在也将许多先进的科学技术融入到了其中，这就使得整个数据通信系统的性能得到很好的提升，这也为我国通信行业的发展做出了巨大的贡献。

2、 SPI总线技术的概述

SPI是一种同步高效的通信总线系统，其中它的芯片管脚上中采用四根线路来对其进行相应的通信处理，这样不仅节省了PCB系统的空间布局，给数据通信信息传播带来了极大的便利，还满足了当前我国通信行业发展的相关要求。其实，SPI总线技术的通信原理十分的简单，它主要是由主设备和多个从设备组成的，我们就通过相关的线路结构，来完成设备信息的输送，从而使得整个计算机系统的通信能力得到有效的提升。不过，我们在对SCK信号进行处理的过程中，其信号线主要是由主设备控制的，从设备在其中只能起到一个辅助的作用，这样就使得主控设备，可以对所用的信息数据进行有效的管理，以确保信息数据的正常输送。

3 、基于双单片机的数据通信模块设计的相关内容

为了提高测控系统对多个事件的响应速度和控制能力，经常需要多个单片机来分工协调工作，这就要求各个单片机在完成自己任务的同时，还要同其他单片机进行数据通信。由单片机构成的双CPU系统中，两单片机间的数据传输通常是采用并行口进行并行通信或利用串口、串行总线(SPI，I2C等)进行串行通信，还有通过共享I/O接口芯片、共享存储器(RAM)等方式通信。若利用两单片机的串口进行串行通信，则必须保证二者的串口都可用，而51系列单片机只有1个串口，如果系统还要与其他外围设备进行数据通信，则串口被占用，此时要实现两单片机间的通信就得考虑其他的方法;若采用并行通信方式，则至少需要8根并行数据线、2根控制信号线(对于双机单向并行通信)，如果是双向并行通信，则需要的控制信号线就会更多，这就对单片机的可用I/O口线提出了要求，而且并行通信要求两CPU的时钟同步，硬件设计相对复杂;若采用共享I/O接口芯片或共享存储器方式通信，则需增加外围接口芯片，使得硬件结构更复杂。

其中，单片机89C2051(A)的串口(RXD和TXD)与RS485总线接口，用来接收本站多个数据采集模块的数据;89C2051(B)的串口与Modem芯片接口，用来接收下线车站数据和向上线车站发送数据。

此外，89C2051(B)通过P1口的2根口线(P1.7和P1.6)与I2C总线(SCL和SDA)接口的芯片CAT1161构成看门狗电路，两CPU的复位端RST接在一起，使得他们可以同时复位;两CPU各通过P1口的一根口线外接一个发光二极管，指示该CPU是否正常工作，若正常工作，则程序间隔地给这根口线高、低电平，使发光二极管处于闪烁状态，以便程序调试。因此，串口已不能用于两单片机间的数据传输，又由于本系统对二者之间的通信速度要求不太高，所以简单有效的方法是通过模拟串口来实现两单片机间的通信。经过实验发现模拟SPI串行总线是实现双CPU之间数据通信的一种行之有效的方法，SPI总线只需要片选、串行时钟、数据输入和数据输出4根线就可以完成两CPU间的数据交换，因此采用SPI总线接口可以节省I/O口线和系统资源、简化电路设计、提高系统的可靠性。由于AT89C2051单片机不带SPI串行总线接口，所以要用软件来模拟SPI的操作。

在实际应用中，对于不同的SPI接口芯片，他们的工作时序不同。本模块采用时序进行软件模拟SPI的操作，即在时钟信号的上升沿输入(接收)数据，下降沿输出(发送)数据。其中，Din和Dout分别用于串行数据输入和输出，片选线CS用于控制数据传输的开始和结束，时钟线CLK用于同步主从设备间的数据传输。

4、 结束语

总而言之，在信息数据传播的过程中，人们为了保障数据通信系统的工作性能，就将一些新型的通信技术应用到其专用，从而实现双单片机数据通信模块的设计，以确保信息数据传递的有效性和稳定性。其中SPI总线的应用，不但使得数据通信的效果得到很好的改善，还简化了整个通信系统的电流结构，使得双单片机数据通信模块设计的可靠性得到有效的提高。而且随着社会的不断发展，人们也将许多先进的科学技术应用到其中，有效的促进了我国通信行业的发展，使其通信性能得到进一步的优化。

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