多单片机共用RS232通信的防竞争电路与程序设计

 

　　在单片机开发应用中，我们常常采用主从式控制结构，一台PC机作为上位机控制多个单片机系统进行工作，功能强大、资源丰富的PC机可以用来方便地进行人机界面的设计和数据库管理与输出，而单片机进行灵活的控制和测量。在某些应用场合，这些单片机系统紧靠在一起安装，因为单片机相互间的距离较近，通信接线很短，这时，PC机与单片机1对多的多机通信，就可以不采用需要特别转接设备的RS 485通信，或者复杂的CAN通信，而设计防止竞争控制电路和采用应答式通信程序，让多单片机直接共用一个RS 232接口与PC机实现可靠的异步串行通信。

　　1 多单片机通信结构

　　多单片机共用RS 232接口与PC机通信的结构如图1所示，由串行通信接口、防竞争电路以及下位机三部分组成。

　　

 

　　多个单片机系统共享RS 232总线的关键是如何避免竞争。对于接收端，经RS 232电平转换芯片进行电平转换后，可以直接并接到全部单片机串口的Rxd端，PC机向单片机发送信息相当于向所有单片机进行广播，不存在竞争。但是不能直接将单片机的发送端并联到串口转换芯片MAX232的TnIN端，否则系统将极不可靠，无论何种原因，倘若有2个及以上的单片机系统同时向PC机发送信息，则将发生总线竞争，RS 232总线信号将发生混乱。因此图中的防竞争控制电路，是专为防止总线竞争而设计，以保证在任何时刻只有一个单片机系统占用RS 232的发送端口。

　　2 防止竞争的控制电路

　　防止竞争控制电路如图2所示，TxdA，TxdB，TxdC分别是单片机A、单片机B、单片机C的Txd端，接到带3态驱动器74HC125的3个输入端上，74HC125的3个输出端并接到RS 232电平转换芯片MAX232的T2IN端。A，B，C分别是3个单片机的串口输出控制端(低电平有效，假设均接P10端口)，由74HC00四二与非门和74HC32四二或门电路构成。

　　

 

　　控制电路输出到74HC125的3个控制端信号分别定义为OEA，OEB，OEC，对应于3个单片机串口控制信号A，B，C，逻辑关系为：

　　

 

　　控制电路的真值表如表1所示。

　　

 

　　由真值表可见：防止竞争控制电路保证在A有效时，仅允许TxdA通过74HC125而其他2路信号被禁止通过。同样，当B有效时，仅允许TxdB信号通过，C有效时，仅允许TxdC信号通过，其他2路信号被禁止。确保任意时刻只有一个单片机的串口占用RS 232发送通道，而其他单片机不能占用RS 232发送通道，有效地防止了竞争的发生。