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多主機通訊方案使用了瑞薩的8位單片機M37546，該單片機具有兩個獨立的串口，可以配置為同步或異步串口使用。使用了N溝道漏極開路總線結構與UART通訊協議，在同一根電纜上完成數據的發送和接收；同時加入了沖突檢測功能，可以保證在不丟失信息的情況下，完成仲裁，實現多主機通訊。 在這個系統中的所有M37546的TxD1與RxD1都接到同一根總線上。所有數據都是在這一根線上傳遞的，一個主機發送的數據除了會被其他主機收到外，也會被自己的RxD1收到，這也是使用總線沖突檢測功能仲裁的必要條件之一。除此以外還需要將P11/TxD1管腳設置為N溝道開路輸出方式，構成N溝開漏總線結構。電路見圖1。 本方案使用了CAP0外部中斷對總線進行監控，以避免多個設備同時發送的問題。M37546的P10/RxD/CAP0管腳既是串口1的輸入RxD1，同時還是輸入捕捉功能的輸入CAP0。因為UART幀的起始位一定是低電平，所以發送開始時會觸發CAP0中斷。在中斷處理程序中檢查串口1發送結束標志位，如果發送結束標志位是“1”，說明本機的發送過程并沒有啟動，必然是其它主機啟動的發送，應該立刻進入接收狀態，直到對方發送結束；如果發送結束標志是“0”，說明本機啟動了發送，可以結束對總線狀態的監控(禁止CAP0中斷)轉而繼續后面的發送過程。這個監控過程也是對多個發送信號進行同步篩選的過程，因為只有多個主機同時或在很短時間間隔(小于CAP0中斷響應時間)內發送起始位時，才能成功啟動發送過程。只有保證了發送過程的同步，才能應用后面的位仲裁方式。 位仲裁是依靠M37546的總線沖突檢測功能完成的，其工作方式為：當串口開始接收后，在對每一位接收采樣的同時，比較TxD發送的與RxD收到的數據，如果兩者不同就會產生UART1總線沖突檢測(U1BC)中斷。 仲裁過程利用了帶上拉的N溝開漏總線的特點——“線與”。當某一個主機發送“1”的時候，如果其它主機正在發送“0”，“1”就不會出現在總線上。而發送“1”的主機從總線上收到的是“0”，這會觸發U1BC中斷。收到中斷后，這個主機應該立刻停止發送，轉為接收狀態，以保證其它主機發送的數據不被破壞。 本方案除了物理層的內容外，還在UART協議的基礎上加入了數據幀的概念。總線上的所有設備都會收到整個數據幀。如果發現自己的ID與目的ID相同，那么對后面的數據進行接收并校驗，并發出應答。其它設備收到數據幀后只提取幀的長度信息，丟棄后面的數據、校驗和應答段。當后續字節達到數據長度+2后，認為此幀正常結束，總線回到空閑狀態，可以啟動發送。數據幀的格式見圖2。 另外，協議還規定了總線等待時間。如果在一個數據幀的過程中數據中斷時間超過等待時間，可以認為此次發送為非正常結束。總線回到空閑狀態。 發送方如果收到不正常應答(校驗出錯)或者未收到應答，可以選擇重新發送，但是重發的幀有可能會與其它主機發送的數據幀競爭。 保留全零ID為廣播地址，以廣播地址為目的ID的幀會被所有主機接收。并且不需要應答。 以上格式都是針對一般的系統而設計的，用戶可以根據自己的需要來調整。比如，對于重要的數據可以用CRC校驗方式代替校驗和；設備較多時可以增加ID段長度等。 |
