3．2 單片機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　由于MSP430F169單片機(jī)的串行通信模塊USART0可以設(shè)置成I2C模式進(jìn)行工作。在多路電阻測(cè)量系統(tǒng)中，主機(jī)和從機(jī)通過(guò)各自的串行通信模塊USART0進(jìn)行I2C主／從雙向通信，主機(jī)和從機(jī)都能夠接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，但總線的時(shí)鐘信號(hào)SCL、起始信號(hào)、終止信號(hào)都由主機(jī)產(chǎn)生。I2C總線在實(shí)現(xiàn)時(shí)，只需將主機(jī)和從機(jī)的管腳P3．1（SDA）和管腳P3．3（SCL）相連，并將管腳設(shè)置成I2C模式，同時(shí)I2C總線必須通過(guò)兩個(gè)電阻分別將總線的SDL和S拉高。單片機(jī)的拓?fù)鋱D如圖4所示。

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　4．1 雙機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)

　　MSP430單片機(jī)的I2C模塊有主發(fā)送、主接收、從發(fā)送、從接收4種工作模式。雙機(jī)通信程序設(shè)計(jì)主要包括初始化程序、主機(jī)模式程序、從機(jī)模式程序和中斷服務(wù)程序四部分。

　　初始化程序包括設(shè)置單片機(jī)P3．1（SDA）和管腳P3．3（SCL）為為傳輸端口，端口方向。設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘，系統(tǒng)時(shí)鐘由主機(jī)產(chǎn)生，選擇SMCLK為系統(tǒng)時(shí)鐘。I2C模塊初始化，將控制寄存器U0CTL的控制使能位（I2CEN）置1。U0CTL一個(gè)8位的寄存器。通過(guò)對(duì)該寄存器的設(shè)置來(lái)確定通信模式、通信協(xié)議和校驗(yàn)位的選擇。

　　主機(jī)模式程序功能是在主機(jī)模式下完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。首先要對(duì)主機(jī)接收、發(fā)送初始化，定義主機(jī)的地址，對(duì)R／W位置位設(shè)置接收模式，對(duì)中斷寄存器I2CIE設(shè)置定義中斷使能。主機(jī)接收、發(fā)送初始化程序在每次數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)調(diào)用。通過(guò)對(duì)I2CRM，I2CSTP，I2CSTT三個(gè)寄存器位設(shè)置控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，主機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)、起始和停止信號(hào)。

　　從機(jī)模式程序中數(shù)據(jù)收發(fā)初始化部分與主機(jī)模式程序相同，值得注意的是，數(shù)據(jù)的收發(fā)過(guò)程是由I2C模塊自動(dòng)控制，從機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)隨主機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)在總線上接收串行數(shù)據(jù)，并對(duì)接收的數(shù)據(jù)應(yīng)答。從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送的匹配的設(shè)備地址和主機(jī)的數(shù)據(jù)接收請(qǐng)求后，主機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，從機(jī)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　中斷服務(wù)程序的功能是實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)收發(fā)，MSP430中I2C模塊的是多源中斷，8個(gè)中斷源的中斷共用一個(gè)中斷向量，中斷向量寄存器I2CIV的內(nèi)容決定當(dāng)前是哪個(gè)中斷標(biāo)志引起中斷事件。當(dāng)優(yōu)先級(jí)最高的中斷在寄存器I2CIV中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)值時(shí)，由此判斷中斷源并進(jìn)入對(duì)應(yīng)的主機(jī)模式程序和從機(jī)模式程序中，通過(guò)這2個(gè)程序中斷寄存器I2CIE使能操作，完成對(duì)應(yīng)的中斷事件。從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)問(wèn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。

　　4．2 數(shù)據(jù)采集與處理

　　數(shù)據(jù)采集部分主要是從單片機(jī)通過(guò)A／D通道采集接入恒流源電路的待測(cè)電阻上產(chǎn)生的電壓，并進(jìn)行處理。MSP430F169的A／D轉(zhuǎn)換具有單通道單次轉(zhuǎn)換、單通道多次轉(zhuǎn)換、序列通道單次轉(zhuǎn)換、序列通道多次轉(zhuǎn)換模式4種模式。考慮到有8路采集，每個(gè)通道每次測(cè)量要采集256次數(shù)據(jù)，因此選用序列通道多次轉(zhuǎn)換模式。A／D轉(zhuǎn)換電路通過(guò)模擬通道進(jìn)行多通道重復(fù)轉(zhuǎn)換，使其采集流經(jīng)待測(cè)電阻的電壓數(shù)據(jù)不斷自動(dòng)更新，轉(zhuǎn)換結(jié)果順序的存放在轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)寄存器中。ADC12MCTLx寄存器的EOS位定義最后一個(gè)通道轉(zhuǎn)換完成后表示一次序列通道轉(zhuǎn)換完成，觸發(fā)信號(hào)會(huì)觸發(fā)下次序列通道轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間間隔由定時(shí)器A控制，每次定時(shí)器A中斷到來(lái)時(shí)讀取A／D采集的數(shù)據(jù)，在讀取前停止A／D轉(zhuǎn)換，讀取完畢后重啟A／D采集，當(dāng)數(shù)據(jù)采集完畢后設(shè)置標(biāo)志位通知其他程序已獲得新數(shù)據(jù)，通過(guò)全局變量來(lái)實(shí)現(xiàn)與其他處理程序數(shù)據(jù)交互。采樣流程圖5所示。數(shù)據(jù)處理方面，為了提高電阻測(cè)量的精度，每個(gè)測(cè)量通道在每次測(cè)量時(shí)采集256組數(shù)據(jù)，從機(jī)對(duì)采集的這256組數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均后再通過(guò)運(yùn)算得出每個(gè)通道所測(cè)量的電阻值。

　　4．3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，軟件子功能程序分割與硬件模塊電路相對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)軟件包括主程序、雙機(jī)通信子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、串行通信子程序、定時(shí)器中斷服務(wù)子程序、顯示子程序、存儲(chǔ)及按鍵控制子程序。限于篇幅只給出主程序流程圖，如圖6所示。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　本文多路電阻測(cè)量系統(tǒng)利用I2C總線實(shí)現(xiàn)了MSP430系列單片機(jī)之間的全雙工通信，解決了基于雙機(jī)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，雙單片機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)靈活緊湊，不但減輕了主處理器的負(fù)擔(dān)，而且提高了測(cè)量的精度、可靠性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)也是對(duì)雙處理器系統(tǒng)研究的具體實(shí)踐。