[工学]计算机控制ch

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1、第7章多微处理器控制系统多微处理器控制系统7.1多微处理器控制系统的结构形式7.2多微处理器控制系统的数据通信7.3多微处理器控制系统总线7.3.1并行总线7.3.2串行通信标准总线7.3.3现场总线技术第7章多微处理器控制系统多微处理器控制系统具有以下4个优点。①多微处理器控制系统属于多指令流、多数据流的并行处理系统。②多微处理器控制系统包含多台微处理器。③多微处理器控制系统的各模块具有独立的功能。④多微处理器控制系统具有较好的性价比。7.1多微处理器控制系统的结构形式1．分级结构形式分级结构形式多微处理器控制系统中，把一台微处理器作为主处理器，并使其担任控制其

2、他微处理器的任务。这种分级结构形式称为主从结构式（见图7-1），它特别适用于过程控制系统。7.1多微处理器控制系统的结构形式1．分级结构形式图7-1分级结构形式多微处理器控制系统7.1多微处理器控制系统的结构形式2．并行结构形式常见的并行结构有如下3种形式。1）全互连式图7-2全互连式结构7.1多微处理器控制系统的结构形式2）总线式在这种结构中，整个系统公用一条或多条总线。单通用总线式结构如图7-3（a）所示，多通用总线式结构如图7-3（b）所示。7.1多微处理器控制系统的结构形式图7-3通用总线式结构7.1多微处理器控制系统的结构形式3）共享存储器式通过一个多端口

3、存储器来实现存储器的共享，并进行微处理器之间的通信。其特点是访问速度快，吞吐量大，可靠性较高。但是当系统中的微处理器数量增加时，端口的增加很困难，且成本较高。图7-4共享存储器式结构7.2多微处理器控制系统的数据通信通信邮包格式如图7-5所示，各组成部分介绍如下。①同步码：用于同步通信。②目的地址：表示接收单元的编号地址，它可以指向多台有相同地址的接收机。③源地址：表示发送单元的编号地址。④信息类型：表明本消息属于信息、误差、指令或回答等。图7-5通信邮包格式7.2多微处理器控制系统的数据通信1．总线结构式的多微处理器控制系统通信系统应具备以下功能。①当总线上任意一

4、个微处理器提出通信要求时，管理总线的控制器能够及时提供一条通信线路。②如果系统中有几个不同的微处理器同时提出通信要求，总线控制器应能解决各微处理器之间的竞争问题，将总线使用权交给优先级最高的微处理器。③当两台微处理器正在进行通信时，总线控制器应禁止其他微处理器使用总线，并让有通信请求的微处理器进行排队，直到正在进行的通信完成。④为了提高总线使用效率，应使每次传送信息所占用总线的时间最短。7.2多微处理器控制系统的数据通信总线结构式通信管理方式有①同步总线式：总线控制器管理总线的使用和信息交换。②异同步总线式：总线控制器只管理各子系统送到总线上的信息，并按照优先的原则

5、处理冲突。③自控总线式：总线控制装置分散到各微处理器内，各微处理器都能检查总线是否被占用，如果总线空闲，可以及时使用。7.2多微处理器控制系统的数据通信2．存储器结构多微处理器控制系统通信把一部分内存区域作为各微处理器之间进行信息交换的集散空间，用于存放各微处理器向其他微处理器发送的消息。这一部分内存区域作为各微处理器的共享内存，并采用信箱结构（见图7-6）。它的通信还有许多需要解决和完善的地方：①互连结构和通信规约的选择。②功能分割。③资源竞争。④可靠性和动态重组问题。⑤软件结构。图7-6共享内存信箱结构7.3多微处理器控制系统总线总线是信息传送的通道，是各部件之

6、间的实际互连线（共享）。7.3.1并行总线1．PC总线PC总线（PersonalComputerBus）是个人计算机总线，采用PC总线的工业控制机与个人计算机相比的主要特点如下：①把原PC中的母板改为通用底板总线插座系统，并将原母板分成几块PC插件。②把原PC电源改为工业电源。③采用专用工业PC密封式机箱。④工业环境温度允许范围为20℃～85℃。7.3多微处理器控制系统总线下面主要介绍几种PC总线的结构。1）EISA（ExtendedIndustryStandardArchitecture）总线EISA总线，即扩展的工业标准结构总线。（1）EISA总线结构(图7-

7、7)（2）EISA总线的性能特征EISA总线支持多总线主控设备，也就是说，适配器卡上连接的外部微处理器也可以使用系统总线，所以EISA总线已经具备适应多微处理器控制系统的功能。（3）EISA适配器与EISA总线插槽图7-7EISA系统中总线和各种设备之间的逻辑关系2）PCI总线外围元件互连（PeripheralComponentInterconnect，PCI）总线的使用是为了充分利用微处理器的全部资源。（1）PCI总线重要特征自动配置解决出现的冲突；触发级中断，支持中断共享；总线主控方式；与ISA、EISA或微通道等多种总线兼容；高总线带宽；具有32位和64位