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多CPU單片機系統(tǒng)設計在社區(qū)安防系統(tǒng)中的應用
摘要：本文較為詳細地介紹基于多CPU的單片機系統(tǒng)設計思想，并給出它在社區(qū)安全防范系統(tǒng)中的應用。關鍵詞：多CPU 安全防范 系統(tǒng)設計
概述
隨著人們生活水平的提高和科學技術的發(fā)展，安全防范的問題引起了越來越多的關注。人們在承受現代文明所帶來的高效率、快節(jié)奏壓力的同時，都希望能擁有一個安全、舒適的家庭環(huán)境。因此，越來越多的安防產品應運而生，尤其是蓬勃發(fā)展的現代化社區(qū)物業(yè)管理，通過監(jiān)控網絡把家庭和社區(qū)值班室緊密地聯系起來，給人們的生活帶來了極大的方便。但是，有些社區(qū)監(jiān)控網絡并不能完全履行其職責，存在一定的安全隱患。主要原因是目前大多數的監(jiān)控節(jié)點都是采用1個CPU完成所有的功能，包括掃描各傳輸器模塊狀態(tài)、信息處理、數據顯示、報警、與上位機通信等等。這無疑給此CPU帶來了很大的壓力：一旦出現故障，使得此單片機不能正常工作，則該監(jiān)控節(jié)點將完全癱瘓，報警信息將得不到有效的處理。另外，在一些實時性要求較高的多任務系統(tǒng)中，單CPU結構也將顯得力不從心。那么，能否找到一種既簡單又經濟的解決辦法，把目前服務器中較為流行的多CPU并行處理的設計思想融入到社區(qū)監(jiān)控網絡中來呢？答案是肯定的。隨著單片機技術的發(fā)展，單片機的價格在不斷下降，其價格甚至比一些常用的接口芯片還要低，這就使多CPU的單片機系統(tǒng)的成本大大降低。此外，由于采用多CPU的設計思想，將使系統(tǒng)在并行處理和實時采集數據方面具有明顯的優(yōu)勢，能極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。尤其是對一些功能稍微復雜一點的系統(tǒng)，多CPU系統(tǒng)設計方法將更能顯示出它的優(yōu)越性。那么，如何實現多CPU的單片機系統(tǒng)設計呢？本文將在這方面進行一些有益的探索。
一、多CPU系統(tǒng)的設計原理
顧名思義，多CPU系統(tǒng)就是在1個系統(tǒng)中含有多個CPU。每個CPU獨立地處理1個或少量的事務，然后通信某種方法，控制數據的合理流動，以完成設計要求的系統(tǒng)。其典型結構如圖1所示。
從圖1中可以看到，多CPU系統(tǒng)中一個非常重要的問題，是如何解決好各CPU之間數據的合理流動問題，以下是幾種常用的方法。
1.利用雙口RAM實現CPU之間的通信
雙口RAM是一種高速的并行傳輸芯片，是實現CPU之間通信的一種簡便有效的方法。常用的CMOS雙口RAM有IDT7132、IDT7142等型號。IDT7132和6116類似，都是CMOS靜態(tài)RAM，存儲容量均為2KB。不同點在于IDT7132有兩套I/O口，并有一套競爭裁決電路。因此，IDT7132內部的2KB存儲器可以通過左右兩邊的任一組I/O口進行全異步的存儲器讀寫操作，能方便地實現CPU之間的數據交換。采用雙口RAM實現多CPU系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。
利用這種方法可以實現數據的高速傳輸。CPU對IDT7132的讀寫時間小于120ns，通常為幾十ns。當工作電源為+5V時，其讀寫的最大功耗為325mW，而在維持工作時最大功耗僅為5mW。另外，由于雙口RAM是一種通用芯片，因此，它在選擇與CPU接口時具有較大的靈活性。不過這種方法也會增加電路設計的難度和成本。
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