1.3 軟件控制流程

信號處理板上的DSP需要采集信號數據時就向數據采集板上的MCU發出請求信號，單片機接收到請求信號后，如果同意讓出共享存儲器，則向DSP發出應答信號，同時隔離MCU端的總線，暫停數據采集。DSP接收到應答信號后就可以訪問共享存儲器，DSP快速讀、寫完數據后，向單片機發結束信號，單片機接收到結束信號后，收回共享存儲器，同時隔離DSP端總線，繼續采集。這樣數據采集與信號處理就可以同時進行，不同于一般的采集一段處理一段的串行工作模式，實現了數據采集零等待，增加了系統的吞吐能力。參見圖3的接線圖，一次完整的通信過程詳述如下，注意在DSP程序初始化時應把XF0、XF1、 FSR0設置為相應的無效狀態。

（1）DSP需要采集信號數據時向MCU發請求信號（置XF0為低電平），觸發MCU的INT0中斷，等待MCU應答（DSP循環檢測XF1的狀態）。

（2）如果MCU同意讓出共享存儲器，則響應中斷，否則等待。在中斷服務程序中，置P1.3（即DSPACK）為高電平，表示應答。同時置P1.2為高電平，選通DSP總線。MCU接著循環檢測P1.4（即DSPEOR）的狀態。

（3）DSP收到應答信號（即檢測到XF1為高電平），立即快速讀寫共享存儲器，在讀操作前，置FSX0為高電平，在寫操作前，置FSX0為低電平。讀寫完后，向MCU發結構信號（置FSR0為高電平），DSP緊接著進行其它處理操作。

（4）MCU收到結束信號后（即檢測到P1.4為高電平），置P1.2為高電平，隔離DSP總線，收回共享存儲器，繼續采集。

2 信號處理板與控制系統的通信

信號處理板從數據采集板獲取采集數據后，經過對其進行一系列信號處理算法的運算處理，得到的處理結果需要傳送給基于單片機或微機的控制系統。由于這里的處理結果數據量很小，所以利用串口通信的方法進行數據傳輸最為簡單。我們可以直接對信號處理板上DSP的串口編程來與控制系統進行通信。但由于DSP 的串口為同步串口，而單片機或微機的串口通常都為異步串口，這樣就需要用軟件來模擬DSP串口的異步通信時序，軟件工作量大而且通信不可靠。這里通過擴展單片機與共享存儲器的方法很好地解決了這個問題。DSP把處理結果寫到共享存儲器中，立即進行下一輪處理，由單片機從共享存儲器中取出處理結果并傳送給控制系統。這就省去了DSP進行串口通信所需的時間，最大限度地利用了DSP的高速數據處理的能力。在實時性要求很高的場合，這顯得尤為重要。通過擴展少量的硬件，不但提高了系統的速度，優化了整體性能，而且軟件實現也簡單了許多。

2.1 信號處理板與控制系統的串口通信硬件電路

信號處理板利用擴展的單片機AT89C51與基于微機或MCU的控制系統進行全雙工通信。圖4為AT89C51的串口通信電路，通過“串口選擇”撥碼開關選擇是與基于微機的控制系統通信，還是與基于MCU的控制系統通信。

在IBM PC/XT微機系統中，其串口符合RS-232C接口標準。為提高抗干擾能力，RS-232C標準采用負邏輯，低電平在-5V～-15V之間（通常用- 12V表示）為邏輯“1”，高電平在+5V～+15V之間（通常用+12V表示）為邏輯“0”，上述電平稱為EIA電平，它與TTL電平和CMOS電平不同。為了使AT89C51能與微機進行串行通信，可以利用常見的MC1488和MC1489進行電平轉換。MC1488把TTL電平轉換為RS-232C 電平，MC1489把RS-232C電平轉換為TTL電平。但由于MC1488和MC1489需要±12V的供電電壓，增加了電源電路的復雜性，如圖4所示，這里選用只需單一+5V電壓的MAX232來完成電平轉換，簡化了硬件電路。

當信號處理板與基于MCU的控制系統通信時，只需三根線，一根發送線（TXD），一根接收線（RXD），一根共地線（GND），將雙方的地址連在一起，將雙方的發送線與接收線交叉連接即可。當信號處理板與基于微機的控制系統通信時，利用微機的九針串口進行通信，它們的串口電纜連線如圖5所示。這里的發送線與接收線沒有交叉，是因為在進行電平轉換時已經交叉過了（參見圖4）。

2.2 信號處理板與控制系統的串口通信軟件編程

單片機與單片機或微機進行串口通信的軟件編程有兩種：查詢方式和中斷方式。這里發送方（信號處理板）采用查詢方式，接收方（控制系統）采用中斷方式。通信程序主要完成對串口初始化（包括選擇串口模式、設置數據傳輸格式、設置波特率等）、建立連接、傳輸數據和斷開連接等功能。為確保通信可靠，雙方約定如下通信協議。

（1）信號處理板上電后，一直發送請求聯機信號‘R’,等待控制系統發應答信號‘A’，如果信號處理板收到應答，表示雙方硬件連接正確，聯機成功。

(2) 運行控制系統的串口通信程序。如果是與微機通信，則先自動檢測連接的是哪個串口（COM1或COM2），檢測到后向信號處理板發應答信號‘A’；若沒檢測到則顯示錯誤信息，提示檢查接線是否有誤。若是與單片機通信，如果在規定的時間內（如10s內）還沒有收到應答，則讓指示燈閃爍，認為出錯，需重新復位。

（3）信號處理板收到應答后，先向控制系統發送總共要傳輸的數據個數，然后依次發送每個數據，直到發完為止。

（4）控制系統發完聯機應答信號后，就處于接收狀態。先接收總共的數據個數，然后依次接收每個數據。控制系統每接收到一個數據都向信號處理板發確認信號，信號處理板只有收到確認信號后才發下一個數據。

另外，在單片機與微機之間進行通信時，雙方要正確選擇一致的波特率，而且SMOD位的選擇影響單片機波特率的準確度，即影響波特率的誤差范圍。因而在單片機波特率設置時，對SMOD的選取也要適當考慮。為了保證通信的可靠性，通常波特率相對誤差不要大于2.5%，當單片機與微機之間進行通信時，尤其要注意這一點。例如，單片機的時鐘fosc= 12MHz，串口模式為方式1，假設單片機與微機的波特率都選為9600bps。當SMOD=0時，波特率相對誤差為8.5%，當SMOD=1時，波特率相對誤差為6.99%。實驗表明，不論SMOD=0或1,單片機與微機在這種條件下均不能實現正常的發送與接收。若雙方的波特率都取4800bps，且 SMOD=1時，波特率相對誤差為0.16%，實驗證明通信完全可靠