基于雙總線的蒸汽拖把檢測系統(tǒng)通信模塊設計

黃杰勇

摘 要：蒸汽拖把是現(xiàn)在公司或家庭比較流行的清潔電器，蒸汽拖把出廠前需要對眾多參數(shù)進行檢測，包括模擬量、數(shù)字量。由于蒸汽拖把檢測系統(tǒng)通信模塊較多，在某一時刻，可能有多個模塊同時要求使用總線可能或同時申請總線的使用權，為了避免產(chǎn)生總線沖突，需要對總線進行仲裁處理。該文基于對蒸汽拖把檢測系統(tǒng)通信模塊的設計，提出一種基于雙總線仲裁的通信方式：并行通信與串行通信并存，此設計不僅避免模塊間共享總線的沖突，同時提高總線的擴展性。

關鍵詞：雙總線 并行 串行 仲裁 通信

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（c）-0001-03

Abstract：Steam mops are cleaning electrical appliances now popular in company or household cleaning.Series parameters are needed to be detected before a steam mop leaves the factory，including analog，digital.More steam MOP system communication modules，at some point， possibly with multiple modules simultaneously requires the use of the bus may or applying for access to bus，in order to avoid a conflict of bus，bus arbitration needs to deal with.Based on the design of the communication module of the steam mop detecting system，this paper proposes a communication method based on dual bus arbitration，which will not only avoid the bus conflict freesharing between modules， but also improve the expansion of the bus.

Key Words：Dual；Bus；Paralle；Serial；Arbitration；Communication

蒸汽拖把，采用的是高溫、高壓、高效的工作原理，使用時在拖把底部的出氣孔有溫度達130 ℃的蒸汽射出。蒸汽拖把是利用高溫蒸汽對地板進行清潔、去污、消毒和殺菌，使用后，地板殘留的水非常少，很快會蒸發(fā)，現(xiàn)在很多家庭或公司都在使用。對于蒸汽拖把的檢測系統(tǒng)，需要在出廠前對各種參數(shù)進行檢驗，檢驗合格方可出廠。

對于蒸汽拖把的檢測系統(tǒng)，對常用型號設備需要檢測的參數(shù)有：1路電源、1路電流、3路LED、1路風速、串行數(shù)字鍵盤輸入，并對4路氣缸輸出控制。針對檢測對象較多，該項目提出一種基于雙總線的蒸汽拖把檢測系統(tǒng)通信模塊設計，每一路檢測對象作為一個模塊，與檢測系統(tǒng)之間通過總線進行通信。通信模塊與系統(tǒng)通信設計框圖如圖1所示。

1 雙總線仲裁模塊設計

由于系統(tǒng)通信模塊較多，當總線上的一個模塊要與另一個模塊或者控制系統(tǒng)進行通信時，首先應該發(fā)出請求信號。在某一時刻，可能有多個模塊同時要求使用總線可能或同時申請總線的使用權，為了避免系統(tǒng)產(chǎn)生總線沖突，需要對總線進行仲裁處理：在多個申請響應同時提出總線請求時，以優(yōu)先級高的任務獲得對總線的使用。

針對本項目的具體檢測應用，本系統(tǒng)在總線仲裁設計上采用雙總線：并行總線和串行總線。對8個模塊進行檢測的雙總線仲裁模塊框圖如圖2所示。并行總線主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸時使用，串行總線用于鍵盤等串行通信模塊使用。本系統(tǒng)的仲裁控制器需要對8個模塊進行實時仲裁，其中ACK[0：2]握手選擇、CS[0：2]片選選擇經(jīng)過譯碼器進行譯碼輸出：并行握手選擇FACK[0：7]、串行握手選擇UACK[0：7]、并行片選選擇FCS[0：7]、串行片選選擇UCS[0：7]等到通信模塊總線。仲裁控制采用中斷方式，并行總線中斷信號FINT[0：7]和串行總線中斷信號UINT[0：7]接入通信模塊總線。

2 硬件原理設計

雙總線通信系統(tǒng)原理框圖3所示。雙總線仲裁模塊通過SPI總線與蒸汽拖把測試系統(tǒng)通信，雙總線仲裁模塊負責選擇并行或者串行通信方式。其中15位數(shù)據(jù)總線Data[0：15]、8位地址總線[0：7]直接連接到通信模塊總線。

圖4、圖5是雙總線通信模塊電路具體的原理實現(xiàn)，雙總線仲裁模塊主要通過單片機STM8S105來實現(xiàn)。STM8S105具有低成本、高性能和高可靠性。STM8S105通過SPI總線與上位機進行通信，產(chǎn)生雙總線所需要的握手信號：并行握手信號F_ACKA[0：2]及使能信號F_ACK_EN， 串行握手信號U_ACKA[0：2]及使能信號U_ACK_EN。同時STM8S105負責模塊的中斷響應處理，需要處理并行中斷信號F_INT[0：7]和串行中斷信號U_INT[0：7]。

圖5原理圖主要是利用MAXII系列中的EPM240T100C5進行譯碼處理，EPM240T100C5是一款低成本、高性能的CPLD芯片，用在本項目通信系統(tǒng)上，可以代替多片74系列的芯片。3位并行握手信號F_ACKA[0：2]和串行握手信號U_ACKA[0：2]通過EPM240T100C5產(chǎn)生8位并行和串行握手信號。上位機的3位地址線FSMC_A[8：10]、3個IO線EX[0：2] 通過EPM240T100C5產(chǎn)生并行總線中的8位片選信號線F_CS[0：7]和串行總線中的8位片選信號線U_CS[0：7]。經(jīng)EPM240T100C5產(chǎn)生的信號線直接接到通信模塊總線。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)針對蒸汽拖把檢測對象較多，設計了一款基于雙總線通信方式的電路，實現(xiàn)并行和串行通信兼容的模塊檢測，避免總線間訪問的沖突，提高系統(tǒng)通信的可靠性。本系統(tǒng)在仲裁模塊中采用單片機+CPLD的實現(xiàn)方式，仲裁方法靈活性大，可以根據(jù)具體電路進行擴充多路檢測，具有很好的擴展性。

參考文獻

[1] 劉海成.STM8單片機原理與實踐[M].北京航空航天大學出版社，2013.

[2] 李彩霞.采用雙層仲裁機制的網(wǎng)絡式儀器總線關鍵技術研究[D].浙江大學，2012.

[3] 于萬瑞.PCI總線仲裁邏輯及其在嵌入式設備中的應用[J].測控技術，2004（8）：47-49，52.

[4] MAX II Device Handbook.http：//www.altera.com.cn/literature/hb/max2/max2_mii5v1.pdf.

[5] STM8S105. http：//www.st.com/web/cn/catalog/mmc/SC1244/SS1010/LN754/PF215106.endprint