MSP430多處理器之間的通信方式及協(xié)議

　　在單片機系統(tǒng)中，多處理器是指多個相同類型或者不同類型的單片機協(xié)作處理同一個系統(tǒng)的不同工作。它們之間必須具備一定的數(shù)據(jù)交換和協(xié)作處理能力，共同完成一個系統(tǒng)化的工作。不同處理器之間可以采用數(shù)據(jù)交換方式、并行總線方式、串行總線方式進行通信。其中，數(shù)據(jù)交換方式又可以稱為共享內(nèi)存交換方式；串行總線方式又可以分為單總線方式、集成電路之間的通信方式和UART方式。
　　
　　1、MSP430多處理器
　　
　　MSP430是一款超低功耗的混合信號控制器，具有16位RISC結構，有著豐富的片內(nèi)外設，主要包括有看門狗、定時器、比較器、硬件乘法器、液晶驅動器、ADC、I／0端口、串口（USART）等等，還集成有64KB的Flas’E-ROM和2KB的RAM。其功能強大，應用場合廣泛。但是在大型復雜的場合或者實時性要求較高的場合，使用一個處理器處理所有的業(yè)務，總是顯得有些不足。引入多個MsP430處理器協(xié)作工作的模式，可以提高系統(tǒng)的實時性、可靠性和適用性。
　　
　　在多數(shù)場合，MSP430無須為每個處理器擴展FlashROM，也無須擴展RAM，采用共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換方式組成多處理器系統(tǒng)并非*選擇。此外，MSP430包括有兩個串口（USART），在MSP430的應用中，可以把兩組串行端口中的一個供外部通信使用，另一個串行端口供內(nèi)部通信使用。采用串行總線中的串行通信方式組成多處理器系統(tǒng)是比較理想的選擇。
　　
　　2、技術要點
　　
　　2.1MSP430多處理器組成
　　
　　MSP430具有兩個串行端口（USART），可以使用其中的一個作為多處理器之間的通信端口。由于串行通信的架構限制，MSP430采用UART串行通信模式組成的多處理器系統(tǒng)，必須建立一個主處理器和若干從處理器。主處理器的TXD端與所有從處理器的RXD端相連，所有從處理器的TXD端與主處理器的RXD端相連。MSP43O多處理器拓撲結構如圖1所示。　　
　　在這個結構中，主處理器通過TXD端發(fā)送出指令報文，傳輸?shù)綇奶幚砥鞯腞XD接收端；從處理器對指令報文進行解包并且對這個指令報文進行響應。從處理器的響應報文通過TXD發(fā)送到主處理器的RXD接收端，主處理器獲取響應報文確認指令是否被正確執(zhí)行。從這個結構上看，主處理器可以與任何從處理器進行通信，任何從處理器也可以和主處理器進行通信，但是從處理器與從處理器之間卻不可以進行直接的通信。
　　
　　2.2多處理器系統(tǒng)串行通信協(xié)議
　　
　　在多處理器系統(tǒng)的串行通信方式中，可以有若干種通信協(xié)議進行選擇，如ModBus、Brooks、工業(yè)總線協(xié)議等等。在此，可以選擇業(yè)界通用的MocBus通信協(xié)議作為處理器與處理器之間的通信協(xié)議。
　　
　　2.3ModBus通信協(xié)議
　　
　　Modbus協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)設備。ModBus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等報文格式，并沒有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。ModBtls的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息和數(shù)據(jù)的結構、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通信采用Master／Slave方式。Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Mastez端，以響應請求；Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。
　　
　　2.4ModBus在多處理器系統(tǒng)中的報文格式
　　
　　由于是一個主服務器對應多個從處理器的系統(tǒng)，處理器與處理器之間的報文傳輸必須明確標注目標地址和源地址，以免不相干的處理器之間進行誤導操作。除此以外，為了提高主處理器的處理能力，同時避免不同處理器存在報文相應速度差，以及不同指令任務之間存在處理量差異的問題，必須采用異步通信模式進行通信。要滿足異步通信模式，必須在報文中對每次的通信操作加注請求報文的16位標示（可以稱之為句柄），同時對這些句柄進行記錄。
　　
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　　MSP430多處理器之間的通信方式及協(xié)議（2）
　　
　　2012-04-2015:03:33作者：崔鳳新廖明燕鄭金吾來源:單片機及嵌入式系統(tǒng)應用
　　
　　關鍵字：多處理器UARTM0dBusMSP430
　　
　　2.4.1數(shù)據(jù)讀取請求報文格式　　
　　源地址：主處理器地址。
　　
　　目標地址：指令目的地地址（從處理器）。
　　
　　句柄：指令請求標示號。
　　
　　功能代碼：操作指令代碼。
　　
　　起始地址：讀取從處理器數(shù)據(jù)寄存器的起始地址。
　　
　　字節(jié)數(shù)：操作所涉及的寄存器字。
　　
　　校驗碼：CRC校驗碼或者LRC校驗碼。
　　
　　2.4.2數(shù)據(jù)讀取應答報文格式　　
　　源地址：從處理器地址。
　　
　　目標地址：主處理器地址。
　　
　　句柄：指令請求標示號。
　　
　　功能代碼：操作指令代碼。
　　
　　數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)：操作所涉及的寄存器字節(jié)數(shù)。
　　
　　數(shù)據(jù)1至數(shù)據(jù)n:數(shù)據(jù)。
　　
　　校驗碼：CRC校驗碼或者LRC校驗碼。
　　
　　其中，應答報文中的目標地址等價于請求報文中的源地址，應答報文中的源地址等價于請求報文中的目標地址。
　　
　　2.5校驗碼
　　
　　在ModBus中，通用的校驗方式是ASCII協(xié)議方式采用LRC校驗方式，RTU協(xié)議方式采用CRC校驗方式。
　　
　　2.5.1LRC校驗
　　
　　LRC校驗比較簡單。它在ASCII協(xié)議中使用，檢測了消息域中除開始的冒號及結束的回車換行號外的內(nèi)容。它僅僅是把每一個需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按字節(jié)疊加后取反加1即可。下面是它的C代碼：
　　
　　BYTEGetCheckCode（constchar*pSendBuf，IntnEnd）
　　
　　{／／獲得校驗碼
　　
　　BYTEbyLrc=O。
　　
　　charpBuf[4]；
　　
　　intnData=0
　　
　　for（i=1;i{／／每兩個需要發(fā)送的ASCII碼轉化為一個十六進制數(shù)
　　
　　pBuf[O]=pSendBuf[i]；
　　
　　pBu=pSendBuf；
　　
　　pBuf[2]=、O’；
　　
　　sscanf（pBuf，”％x”，&nData）；
　　
　　bvLrc+=nData；
　　
　　byhc=～byLrc；
　　
　　byLrc++；
　　
　　returnbyLrc;}
　　
　　2.5.2CRC校驗
　　
　　CRC是先調入一值是全“1”的16位寄存器，然后調用一過程將消息中連續(xù)的8位字節(jié)和當前寄存器中的值進行處理。僅每個字符中的8位數(shù)據(jù)對CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗位均無效。
　　
　　CRC產(chǎn)生過程中，每個8位字符都單獨和寄存器內(nèi)容相或（OR），結果向zui低有效位方向移動，zui高有效位以0填充。LSB被提取出來檢測。如果LSB為1，寄存器單獨和預置的值“或”一下；如果LSB為O，則不進行。整個過程要重復8次。在zui后一位（第8位）完成后，下一個8位字節(jié)又單獨和寄存器的當前值相“或”。zui終寄存器中的值，是消息中所有字節(jié)都執(zhí)行之后的CRC值。
　　
　　CRC添加到消息中時，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)加入。下面是它的C代碼：
　　
　　WORDGetCheckCode（constchar*pSendBuf，intnEnd）
　　
　　{／／獲得校驗碼
　　
　　WORDwCrc=WORD（0xFFFF）；
　　
　　for（inti=O；iwCrc^=WoRD（BYTE（pSendBuf[i]）；
　　
　　for（Intj=O；j<8；J++）{
　　
　　if（wCrc＆1）{
　　
　　wCrc>>=l；
　　
　　wCrc^一OxA00l：
　　
　　}
　　
　　else{
　　
　　wCrc>>=1；
　　
　　retIlrIlwCrc：
　　
　　3、報文示范
　　
　　ModBus包含ASCII和RTU兩種報文格式。RTU報文較短，但是沒有邊界定義;ASCII報文較長，但是邊界明了。在多處理器通信之中，由于通信距離很短，干擾較小，因此可以選擇較高的通信速率。通信速率提高了，報文長度較長對通信的影響不大，因此可以選擇ASCII報文格式進行通信。
　　
　　ModBus的ASCII讀取請求報文格式如下：　　
　　ModBus的ASCII讀取請求報文格式如下：　　
　　假設主機地址01，要對從機地址02進行讀取247和248地址的兩個寄存器值的通信，并且本次通信為第1次通信，設定流水號為000l。　　
　　4、結語
　　
　　多處理器協(xié)作工作模式和通信協(xié)議，已經(jīng)成功應于CNG加氣機，使系統(tǒng)信息交換更加迅速、可靠，整個系統(tǒng)的性能得到了提高。