專利名稱：多單片機多任務(wù)協(xié)作電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多單片機多任務(wù)協(xié)作電路及其方法，屬于電子技術(shù)應(yīng)用和計算機應(yīng)用研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
單片機以其低廉的價格和強大的功能廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。在單片機應(yīng)用時我們會發(fā)現(xiàn)這樣一種情況:以單片機為核心的幾種工業(yè)控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)除單片機中運行的軟件外，其余硬件均相同。但是如果希望在這樣一套硬件上完成幾種不同的控制軟件以實現(xiàn)不同的功能，使得“一機多能”，會受制于單片機的程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間、運算速度、控制軟件的復(fù)雜度等條件的限制變得難以實現(xiàn)。以紡織測量儀器為例，拉伸強力測試、撕破強力測試、頂破強力測試、剝離強力測試、單紗強力測試、彈性回復(fù)測試、縫口脫開測試、腋下接縫測試這些測試項目均是要給被測試織物加載負荷，然后測試織物承受的強力、弓丨起的伸長和加荷時間參數(shù)，但是其加荷過程和測試方法各不相同。它們測試參數(shù)相同，意味著可以采用相同的硬件；加荷過程和方法的不同則意味著要采用不同的軟件。如果我們希望一臺機器上能進行以上各項目的測量，傳統(tǒng)的設(shè)計方法是無法做到的。
另外，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)也會存在這樣一種情況:雖然沒有“一機多能”的要求，但是算法特別復(fù)雜，單個單片機受片內(nèi)資源限制已無法完成。這時可以把一個較大的任務(wù)分解成多個相對簡單的子任務(wù)，交給多個單片機運行，以實現(xiàn)復(fù)雜的算法。
本發(fā)明就是解決以上問題的電路和方法。使用多個單片機，這些單片機的輸入和輸出引腳均用三態(tài)門加以隔離后再連接到其他硬件上。本發(fā)明有兩種運行模式:一、每個單片機分時工作，輪到自己工作時才執(zhí)行程序，否則進入休眠狀態(tài)。利用此電路和方法，可以在同一硬件電路中存在多個單片機，每個單片機僅執(zhí)行功能相對單一的程序，多個單片機分時工作，使得僅用一套硬件就可以同時完成多個不同的功能，實現(xiàn)“一機多能”。二、某時刻僅有其中一個單片機連接到其他硬件，其余單片機雖然不再使用其他硬件但也不進行休目民，而是運行各自的子任務(wù)，使得多個單片機多任務(wù)并行協(xié)同工作。
本發(fā)明和發(fā)明專利《多單片機協(xié)同工作方法及多單片機協(xié)同工作系統(tǒng)》(申請?zhí)?201010200548.2，下文稱后者)雖然都涉及到一種多單片機協(xié)同工作方法，但是二者電路結(jié)構(gòu)、工作方法、擬解決的問題和發(fā)明內(nèi)容都完全不同。本發(fā)明各單片機地位對等，各自運行的不同任務(wù)。各單片機都可以調(diào)度其他單片機；后者采用的是一個主機多個從機的方式，屬主從式調(diào)度通訊，主單片機運行調(diào)度程序，從單片機運行子任務(wù)。本發(fā)明的主要硬件為三態(tài)門；后者的主要硬件是計數(shù)器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)為各單片機可以分時使用同一其他硬件，也可以各自使用其他硬件的不同部分，整機工作方式為“一機多核”。后者主單片機和從單片都各自使用部分硬件，分別運行不同的任務(wù)，方式為“多機協(xié)作”。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多單片機多任務(wù)協(xié)作電路及方法。通過此裝置與方法，在同一硬件系統(tǒng)上可以共存多個單片機，各單片機分時運行不同的程序，使得同一硬件具有多種功能；或者多單片機多任務(wù)分時使用其他硬件，但各自的軟件并行工作。
為了達到以上目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下: 一種多單片機多任務(wù)協(xié)作電路，包括多個單片機和三態(tài)門，所述三態(tài)門包括三態(tài)輸出門和三態(tài)輸入門；所述每個單片機的三個IO 口線作為控制口線，所述三個控制口線分別是通訊口線INT、數(shù)據(jù)口線DAT和三態(tài)門使能口線EN ; 所述每個單片機的輸出線與各自的三態(tài)輸出門相連； 所述每個單片機的輸入線與各自的三態(tài)輸入門相連； 所述每個單片機的三態(tài)門使能口線EN分別與各自的三態(tài)輸出門、三態(tài)輸入門的使能端相連； 所述每個單片機的三態(tài)輸出門的輸出線一一對應(yīng)相連，并連接至其他硬件的輸出線； 所述每個單片機的三態(tài)輸入門的輸出線一一對應(yīng)相連，并連接至其他硬件的輸入線； 所述每個單片機的通訊口線INT相連； 所述每個單片機的數(shù)據(jù)口線DAT相連。
一種多單片機多任務(wù)協(xié)作方法，采用上述多單片機多任務(wù)協(xié)作電路的硬件，其工作步驟是: (1)、禁能三態(tài)門，與其他硬件斷開； (2)、判斷是否熱復(fù)位啟動，如果是熱復(fù)位啟動，進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6);否則轉(zhuǎn)步驟(3)； (3)、判斷自己是否是O號單片機，如是O號單片機，使能三態(tài)門連接其他硬件電路，轉(zhuǎn)步驟(4);否則進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6); (4)、運行本單片機的子任務(wù)； (5)、判斷是否要喚醒(或調(diào)度)其他單片機工作，如果需要喚醒(或調(diào)度)其他單片機工作，首先使能通訊口線INT喚醒(或調(diào)度)其他單片機，其次通過數(shù)據(jù)口線DAT發(fā)送一個序號，此序號是需要喚醒(或調(diào)度)并工作的單片機編號；而后熱復(fù)位，轉(zhuǎn)入步驟(I);否則轉(zhuǎn)步驟⑷； (6)、被其他單片機喚醒(或調(diào)度)，接收序號； (7)、判斷此序號是否是自己的編號，如果是自己的編號，轉(zhuǎn)步驟(4);否則進入休眠狀態(tài)(或者保持原狀態(tài))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6 )。
上述步驟(5)中發(fā)送序號的方法是通過DAT引腳在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)發(fā)送若干個低電平脈沖。
上述規(guī)定的時間為10ms。
上述低電平脈沖的周期是20us。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點: 本發(fā)明可以消耗很少的單片機資源(僅三根口線)就可以在同一硬件系統(tǒng)上可以共存多個單片機，各單片機分時運行不同的程序，使得同一硬件具有多種功能；或者多單片機分時使用其他硬件(或各自使用部分其他硬件)，但各自的軟件并行工作，使得多單片機協(xié)作完成復(fù)雜的任務(wù)。這樣即可以節(jié)約硬件資源，又可以提高儀器或控制系統(tǒng)的功能和技術(shù)附加值，獲得較好地社會影響。
本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1為本發(fā)明的電路圖； 圖2為本發(fā)明的程序流程圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
如圖1所示，一種多單片機多任務(wù)協(xié)作電路，包括多個單片機和三態(tài)門，三態(tài)門包括三態(tài)輸出門和三態(tài)輸入門；每個單片機主機上的三個IO 口線作為控制口線，所述三個控制口線分別是通訊口線INT、數(shù)據(jù)口線DAT和三態(tài)門使能口線EN ; 每個單片機的輸出線與各自的三態(tài)輸出門相連； 每個單片機的輸入線與各自的三態(tài)輸入門相連； 每個單片機的三態(tài)門使能口線EN分別與各自的三態(tài)輸出門、三態(tài)輸入門的使能端相連； 每個單片機的三態(tài)輸出門的輸出線一一對應(yīng)相連，并連接至其他硬件的輸出線； 每個單片機的三態(tài)輸入門的輸出線一一對應(yīng)相連，并連接至其他硬件的輸入線； 每個單片機的通訊口線INT相連； 每個單片機的數(shù)據(jù)口線DAT相連。
如圖2所示，一種多單片機多任務(wù)協(xié)作方法，采用上述多單片機多任務(wù)協(xié)作電路的硬件，其工作步驟是: (1)、禁能三態(tài)門，與其他硬件斷開； (2)、判斷是否熱復(fù)位啟動，如果是熱復(fù)位啟動，進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6);否則轉(zhuǎn)步驟(3)； (3)、判斷自己是否是O號單片機，如是O號單片機，使能三態(tài)門連接其他硬件電路，轉(zhuǎn)步驟(4);否則進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6); (4)、運行本單片機的程序； (5)、判斷是否要喚醒(或調(diào)度)其他單片機工作，如果需要喚醒(或調(diào)度)其他單片機工作，首先使能通訊口線INT喚醒(或調(diào)度)其他單片機，其次通過數(shù)據(jù)口線DAT發(fā)送一個序號，此序號是需要喚醒(或調(diào)度)并工作的單片機編號；而后熱復(fù)位，轉(zhuǎn)入步驟(I);否則轉(zhuǎn)步驟⑷； (6)、被其他單片機喚醒(或調(diào)度)，接收序號； (7)、判斷此序號是否是自己的編號，如果是自己的編號，轉(zhuǎn)步驟(4);否則進入休眠狀態(tài)(或者保持原狀態(tài))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6 )。
上述步驟(5)中發(fā)送序號的方法是通過DAT引腳在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)發(fā)送若干個低電平脈沖。規(guī)定的時間為10ms。低電平脈沖的周期是20us。
本發(fā)明總體工作原理是每個單片機通過三態(tài)門與其他硬件相連。當自己不工作時禁能三態(tài)門與其他硬件斷開，然后進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)。當需要自己工作時，使能三態(tài)門連接其他硬件，運行自己的程序。第一次上電時總是第O號單片機首先運行，然后通過調(diào)度算法喚醒(或調(diào)度)其他單片機。喚醒(或調(diào)度)其他單片機后，第O號單片機進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))。
實施例: 利用本發(fā)明技術(shù)，把8個單片機用于一套機械和電路組成的硬件上，實現(xiàn)了織物的拉伸強力測試、撕破強力測試、頂破強力測試、剝離強力測試、單紗強力測試、彈性回復(fù)測試、縫口脫開測試、腋下接縫測試，使得原本一個功能單一的儀器，變成了多功能儀器，開發(fā)了多功能織物強力機。
實施例的電路板分為單片機板和硬件底板兩部分。單片機板的電路原理圖參考圖1。其單片機采用51單片機，三態(tài)門采用74LS245。INT采用P3.2引腳，DAT采用Pl.0引腳，EN采用Pl.1引腳。單片機板共8片，分別含有拉伸強力測試、撕破強力測試、頂破強力測試、剝離強力測試、單紗強力測試、彈性回復(fù)測試、縫口脫開測試、腋下接縫測試的程序。編號從O到7。硬件底板主要包括:輸入鍵盤、液晶顯示、存儲芯片、強力AD、長度脈沖計數(shù)、通訊接口等電路。8片單片機板分別插座硬件底板對應(yīng)的插座上。二者通過插針和插座的連接使單片機的輸入輸出引腳和底板的硬件輸入輸出信號相連。
上電后，O號單片機使能EN腳，與硬件底板電路相連，運行內(nèi)置程序，在液晶上顯示主菜單——測試項目選擇菜單，等待用戶選擇，其余單片機禁能EN并休眠。若用戶通過鍵盤選擇“拉伸強力測試”，O號單片機就運行拉伸強力測試程序，執(zhí)行完畢后，再次在液晶上顯示主菜單等待用戶選擇。若用戶選擇“撕破強力測試”，O號單片機做4個動作:使能INT，通過DAT引腳發(fā)送“1”，禁能EN腳，熱復(fù)位并休眠。由于所有單片機的INT引腳連在一起，除O號單片機的其他單片機都被喚醒，但DAT發(fā)送的是“1”，所以只有I號單片機即撕破強力測試程序開始執(zhí)行，執(zhí)行完畢后，在液晶上顯示主菜單等待用戶選擇。未被選中的單片機繼續(xù)休眠。若用戶選擇其他功能，原理相同。
可以看到利用本發(fā)明，把本來只能完成一項測試的儀器，變成了能完成八項測試的儀器。節(jié)約資源，增強了儀器的科技含量，提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多單片機多任務(wù)協(xié)作電路，其特征在于:包括多個單片機和三態(tài)門，所述三態(tài)門包括三態(tài)輸出門和三態(tài)輸入門；所述每個單片機的三個IO 口線作為控制口線，所述三個控制口線分別是通訊口線INT、數(shù)據(jù)口線DAT和三態(tài)門使能口線EN ； 所述每個單片機的輸出線與各自的三態(tài)輸出門相連； 所述每個單片機的輸入線與各自的三態(tài)輸入門相連； 所述每個單片機的三態(tài)門使能口線EN分別與各自的三態(tài)輸出門、三態(tài)輸入門的使能端相連； 所述每個單片機的三態(tài)輸出門的輸出線一一對應(yīng)相連，并連接至其他硬件的輸出線； 所述每個單片機的三態(tài)輸入門的輸出線一一對應(yīng)相連，并連接至其他硬件的輸入線； 所述每個單片機的通訊口線INT相連； 所述每個單片機的數(shù)據(jù)口線DAT相連。
2.—種多單片機多任務(wù)協(xié)作方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的多單片機多任務(wù)協(xié)作電路的硬件，其工作步驟是: (1)、禁能三態(tài)門，與其他硬件斷開； (2)、判斷是否熱復(fù)位啟動，如果是熱復(fù)位啟動，進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6);否則轉(zhuǎn)步驟(3)； (3)、判斷自己是否是O號單片機，如是O號單片機，使能三態(tài)門連接其他硬件電路，轉(zhuǎn)步驟(4);否則進入休眠狀態(tài)(或者運行子任務(wù))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6); (4)、運行本單片機的任務(wù)； (5)、判斷是否要喚醒(或調(diào)度)其他單片機工作，如果需要喚醒(或調(diào)度)其他單片機工作，首先使能通訊口線INT喚醒(或調(diào)度)其他單片機，其次通過數(shù)據(jù)口線DAT發(fā)送一個序號，此序號是需要喚醒(或調(diào)度)并工作的單片機編號；而后熱復(fù)位，轉(zhuǎn)入步驟(I);否則轉(zhuǎn)步驟⑷； (6)、被其他單片機喚醒(或調(diào)度)，接收序號； (7)、判斷此序號是否是自己的編號，如果是自己的編號，轉(zhuǎn)步驟(4);否則進入休眠狀態(tài)(或者保持原狀態(tài))，等待其他單片機喚醒(或調(diào)度)，喚醒(或調(diào)度)后轉(zhuǎn)步驟(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多單片機多任務(wù)協(xié)作方法，其特征在于:所述步驟(5)中發(fā)送序號的方法是通過DAT引腳在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)發(fā)送若干個低電平脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多單片機多任務(wù)協(xié)作方法，其特征在于:所述規(guī)定的時間為IOms0
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多單片機多任務(wù)協(xié)作方法，其特征在于:所述低電平脈沖的周期是20us。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多單片機多任務(wù)協(xié)作電路，包括多個單片機、三態(tài)門及每個單片機上做為控制線的三根IO口線。三根控制口線分別是通訊口線INT、數(shù)據(jù)口線DAT和三態(tài)門使能口線EN；每個單片機的輸入輸出線分別與各自對應(yīng)的三態(tài)門相連；通過三態(tài)門使能口線EN使能或禁能三態(tài)門以決定單片機是否與其他硬件相連；每個單片機的通訊口線INT相連；每個單片機的數(shù)據(jù)口線DAT相連。本發(fā)明可以使多個單片機分時共用同一硬件,并運行多道不同程序。本發(fā)明可以有兩種運行模式一、多單片機分時使用硬件分時運行軟件從而達到“一機多能”節(jié)約資源，增強儀器功能的目的；二、多單片機分時使用硬件同時運行軟件，分工協(xié)作完成一個復(fù)雜算法。
文檔編號G06F15/17GK103150287SQ20131007904
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者劉玉宏, 劉小峰, 蔣愛民 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)