基于双口RAM的单片机通信

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目录

1.绪论 ........................................................................................................................ 2

1.1课题的提出 .................................................................................................. 2 1.2 双端口RAM概述 ........................................................................................ 2 1.3本论文主要研究的内容 ............................................................................. 4 2. 基于双端口RAM的单片机间通信概述 ............................................................. 4

2.1双端口RAM的发展过程、存储原理 ........................................................ 4

2.1.1.双端口RAM的发展过程 ................................................................... 4 2.1.2.双端口RAM的基本存储原理 ........................................................... 5 2.1.3.双端口RAM的中断逻辑功能 ........................................................... 6 2.1.4.标识器逻辑及主/从模式 ................................................................... 6 2.2双端口RAM的应用 .................................................................................... 7 2.3接口电路实现方案概述 .............................................................................. 8

2.3.1. 基于CY7C133双口RAM .................................................................. 8 2.3.2. ISA总线与IDT7025的接口 .............................................................. 9 2.3.3. IDT7026实现高速并口缓存的接口电路 ....................................... 10 2.4初期主要元器件的选择 ............................................................................ 11 2.6双口RAMIDT7005S概述 ........................................................................... 11 2.7其它主要器件概述 .................................................................................... 17 3.系统硬件接口及实现 .......................................................................................... 18

3.1引言 ............................................................................................................ 18 3.2 89C52单片机简介 ..................................................................................... 18 3.3 单片机与双口RAM的接口电路简介 ...................................................... 23 3.4硬件的调试 ................................................................................................ 26 4.系统软件及实现 .................................................................................................. 27

4.1引言 ............................................................................................................ 27 4.2双口RAM的地址空间分配和旗语、中断逻辑 ...................................... 28 4.3软件主要部分流程图 ................................................................................ 30 4.4系统主要模块程序说明 ............................................................................ 33 5.结论 ...................................................................................................................... 41 主要参考文献： ..................................................................................................... 42

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1.绪论

1.1课题的提出

在一些应用系统的通信设计中，PC机与单片机间常常采用串行异步通信方式。因为这种通信方式，硬件电气连接简单在PC机上针对串口编程方便。但是串行异步通信受传输速率的限制，通常最高波特率设定在9 600 b／s左右。采用串行同步方式可提高传输率，但需在PC机上扩展设备。如果所设计的数据采集系统，其数据传输速率要求达到60 kb／s以上，采用串行异步通信远远不能满足这个要求。随着采集数据量的增大以及数据处理任务的增加，对数据传送的要求也越来越高，依靠单片机的自带串口实现数据的串行传输已经无法满足要求，在系统或模块间必须要能够进行高速的并行数据传输。与串行通信相比， 采用双端口RAM (简称DRAM)不仅数据传输速度高， 而且抗干扰性能好。高性能的双端口RAM能够方便的构成各种工作方式下的高速数据传送介质，解决数据传输低速的瓶颈问题。无论是并行处理网络中的数据共享，还是流水线方式的高速数据传输，双端口RAM都可以发挥重要作用，从而保证数据通路的畅通。

1.2 双端口RAM概述

双端口RAM不同于一般的RAM，但仍然是存储数据的器件，因此基于双端口RAM的通信实际上利用双端口RAM实现数据的共享，在共享的基础上实现交互就是通信了。因此双端口RAM实现两个单片机间数据的共享和交互就是本课题的主要功能，可将本课题的功能模块划分如下：（1）单

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片机与双端口RAM的接口电路。此部分包括双端口RAM的两个独立端口分别与两个单片机连接的接口电路。（2）单片机控制双端口RAM实现数据共享的程序。程序的重点问题是要解决地址空间分配和地址空间争用。

双端口RAM是一种特殊的存储芯片，除了数据存储功能外，它提供两个完全独立的断口，每个端口分别有自己的控制线、地址线和I/O数据线，允许双端口同时读写数据，适合于两个单片机以总线方式对存储空间的共享。从电气特性上看，双端口RAM与其他常用的片外RAM存在许多区别如下：

1. 具有两套完全独立的数据线、地址线、读写控制线，允许两个单片机对其同一存储单元在不同的时间进行读写。

2. 具有两套完全独立的中断逻辑，可以实现两个单片机之间的握手。

3. 具有两套完全独立的BUSY逻辑线，确保两个单片机对其同一单元读写操作的正确性，解决端口争用问题。

同一数据区的争用是双端口RAM使用时要解决的核心问题。当两个单片机通过各自的端口同时读取一个双端口RAM单元时，就产生了争用，此时会出现写入值和读出值不是所期望值的数据混合状态

双端口RAM和单片机之间是并行总线的连接，它实现的是并行的数据“传输”，与串行通信相比具有许多优点：

1. 速度快、方式简单。它读取共享信息所用时间与一般外部RAM所

用时间基本相同，数据按字传输，速度远快于按位进行的串行传输。读写双端口RAM所需的系统等待时间可以通过适当的设计消除。

2. 准确可靠。因为单片机的串行寄存器SBUF每次只能保留一个字

节的数据，如果单片机在进行重要的处理时无法 及时响应和处

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理串行中断，就会造成数据的丢失或错误。而双端口RAM的并行通信就不存在此问题。

1.3本论文主要研究的内容

本论文主要是针对解决单片机间通信技术进行深入了解:

1.研究双端口RAM的工作原理及双端口RAM的地址空间分配和旗语、

中断逻辑

2.设计完成了单片机和双端口RAM之间的硬件接口电路； 3.设计完成了单片机控制双端口RAM实现数据共享的软件程序，重点

解决了地址空间的分配和地址空间的争用问题；

4.研究了利用单片机实现数据传输的通信技术，利用高性能的双端口

RAM解决数据传输低速的瓶颈问题，实现了并口通信对大量数据流进行快速数据传输。

2. 基于双端口RAM的单片机间通信概述

2.1双端口RAM的发展过程、存储原理

2.1.1.双端口RAM的发展过程

标准双端口RAM的两个端口都有自己的数据、地址、控制总线，允许处理器对存储器的任何地址执行随机读写操作。过去为了解决数据传送的

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速度瓶颈问题，人们常常用普通RAM来实现双端口RAM的功能。一般的RAM(如6116等)只有一套数据、地址、控制总线;因此，必须对之进行特殊处理，加上一定的外围芯片之后才构成双端口RAM。随着微电子技术的飞速发展和RAM在数字系统中日益重要的地位，一些公司开始研制双端口RAM芯片。主要以IDT和CYPRESS公司为代表。现在，双口RAM无论是在容量、速度、数据位宽度还是功能上都得到了快速的发展。

2.1.2.双端口RAM的基本存储原理

早期的双端口RAM只带有忙仲裁逻辑.它采用忙“BUSY”信号来实现。忙仲裁逻辑是用来确定左右两端口被要求访问同一地址中单元时的优先级。这种早期的双端口RAM以IDT公司的IDT7132和IDT7032为代表。下面我们以IDT7005为便来介绍双端口RAM的基木存取原理。

双端口RAM芯片的核心部分是双端口存储阵列.左右两个端口可以共用该存储阵列.并且拥有各自的控制线，在单独存取数据时和普通的RAM相同。同时读取不同存储空间的数据和同时读取相同存储空间的数据时。左右端口都可以进行。若同时对相同的数据空间作写操作，或一端口对一数据空间作读操作的同时另一端口对该数据空间作写操作，左右端口将发生冲突。为此，双端口RAM芯片通过忙“BUSY'，信号处理这两种情况。当左右端口对不同存储空间进行读写操作时，可同时存取。此时.左右两端的“BUSY”信号为无效。若对同一存储空间同时进行存储操作时，哪一个的存储清求信号先出现则该端的“BUSY'，信号无效。哪一端的存储信号出现在后，则这一端“BUSY”信号有效，禁止存储。

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