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文 摘 利用高性能单片机 Intel 8344 组成的高速多机通信系统，应用于变电站微机综合自动化系统数据传输链路，可实现高达 375 kb/s 的串行同步通信，以满足现场数据采集及处理实时性的需要。文章介绍了系统硬件组成和软件编程。
关键词 单片机 同步 高速 多机通信
在变电站微机综合自动化系统中，大量的现场实时数据需要及时、迅速地通过数据链路在主控计算机与保护装置之间传输。常用的串行口异步通信方式往往不能胜任。为了提高信息的交换速率、信息处理的实时性，文章设计的采用Intel 8344 单片机构成的同步多机通信系统，通信速率高达 375 kb/s，可以满足现场的实际需要。
1 系统硬件组成
Intel 8344 是在 8051 单片机基础上发展起来的高性能单片机，以8051 为核心，采用了一个智能和高性能的串行接口部件(SIU)取代了 8051 的串行口。这一智能型的 SIU 可以在无需或很少需要 CPU 介入的情况下，实现高速串行通信。并且支持 HDLC/SDLC 通信协议。在采用外部同步通信方式时，数据传输速率可高达 2.4 Mb/s；在采用自同步方式时，数据传输速率可达 375 kb/s。
Intel 8344 内部采用双控制器结构，利用 8051 内核实现控制任务，利用 SIU 实现高速通信。二者用共享的内部双口 RAM 来交换信息。其电路结构如图1所示。
图1 8344内部双控制器结构
Intel 8344 是双列直插40脚芯片，其引脚功能几乎与8051相同，只是个别引脚功能稍有差别。例如：P1.6 脚定义为 RTS，即请求发送输出线；P1.7 脚定义为 CTS ，即允许发送输入线；P3.0(I/O RXD)脚在多点通信中用来控制 P3.1(TXD)引脚的数据传输方向，I/O=1时，P3.1被置为数据输入端，I/O=0时，P3.1 置为数据输出端，而在环状网络结构中，此脚即作为接收数据输入端； DATA TXD(P3.1)脚在点对点或多点通信中，用作输入或输出脚，其方向由 P3.0 脚控制，而在环状网络结构中，用作发送脚。此外，向该脚写“0”，使 8344 进入测试方式；SCLK T1(P3.5)脚除了用作I/O 口线外，还可以用作定时器1的外部计数脉冲输入端(T1)及串行时钟外部输入端(SCLK)。8344的引脚排列图如图2所示。
图2 8344 的引脚排列图
采用 8344 为核心设计的通信接口板如图3所示。图4是多机通信系统构成示意图。本文只给主站方框图，从站方框图略。
图3 8344 组成的通信接口板原理方框图
图4 多机通信系统构成图
如图3所示，主站电路由 8344、32 k程序存储器27256 、8 k 随机存储器6264、双口 RAM IDT-7134 等元件组成。其中双口 RAM 用于 8344 与 PC机间的数据交换。通信接口采用 RS 485 协议，并由高速光耦 6N 137 进行隔离，电源用电源隔离模块，通信用 50Ω 同轴电缆。 DS-1232 是看门狗集成电路，用来防止系统死机。
2 软件编程
8344 的片内 RAM 与 8051 略有不同，它包含 192字节的片内 RAM 与34个专用寄存器，是 SIU 的专用寄存器，它们是：串行方式寄存器 SMD；状态命令寄存器 STS；发送/接收计数器 NSNR；站地址寄存器 STAD ；发送控制字节TCB； 接收缓冲区起始地址寄存器 RBS；接收缓冲区长度寄存器RBL；接收段长度寄存器 RFL；接收控制字节 RCB；发送缓冲区起始地址寄存器 TBS；发送缓冲区长度寄存器 TBL；DMA 计数寄存器 DMACNT；先入先出寄存器 FIFO (3字节)；SIU 状态计数器 SIUST。编程时，首先要对 SIU 的这些专用寄存器进行初始化。
8344 的 SIU 初始化程序如下：
MOV SP，＃170 ；设置堆栈指针
MOV IP，＃00；设所有中断为同一优先级
MOV SMD，＃54 H；定时器1溢出，MRZ I编码，帧前同步
MOV TCON，＃44 H；边缘触发外部中段1，电平触发外部中段0
；定时器1接通
MOV TH1，＃0ECH；定时器初始化，传输速率为 3 125 bit／s
MOV TMOD，＃20H；定时器1自动重装载方式
MOV TBS，＃106；发送缓冲区首址
MOV TBL，＃64；发送缓冲区长度
MOV RBS，＃42；接收缓冲区首址
MOV RBL，＃64；接收缓冲区长度
MOV STAD，＃55 H；站地址
MOV TCB，＃00010001B；RR，P/F=1
SETB RBE；准备发送
MOV IE，＃10010100B；开中断
SIU 的操作方式分为自动方式和非自动方式两种。在自动方式下，SIU 支持 SDLC 协议中的正常响应方式，此时 SIU 能自动识别和响应某些种类的SDLC 帧，而无需 CPU 的干预。在自动方式下，当8344 发送缓冲区装满待发送的信息时，若数据链路可供使用时，则不需要 CPU 的干预， SIU 发完该帧后，就等待接收站的应答，如果应答是否定的，SIU 重发这一帧，如果应答是肯定的，SIU 就中断 CPU，表示发送缓冲区可以重新装入新的信息。在接收数据时，SIU 收到某帧信息后，先核对地址，若地址符合，则进一步检查控制字节。根据发送站的控制命令采取相应的操作，若是信息帧，SIU 把接收到的信息装入接收缓冲区后就中断 CPU，把缓冲区的内容读走，并对发送站作出应有的回答。自动方式接收流程图如图5所示。自动方式发送流程图如图6所示。
图5 自动方式接收流程图
图6 自动方式发送流程图
在非自动方式下，所有的发送和接收过程都是在 CPU 的控制下进行的，这时 SDLC 和HDLC 的全部协议均可以实现。
本文所述主站电路制成 PC卡，插在微机62线扩展槽上，从站电路板通过24 芯电缆与数据采集板连接，主站与从站通过50Ω 同轴电缆连接。经实际运行，取得了较好的效果。
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