C8051 F1 20与RS422息线的时钟同步技术

引 言
由于指令的速度不断加快，单片机在各个方面的性能大为提高，比如多个单片机之间的时钟同步。Silicon Labs公司的C8051F系列单片机的执行速度最高可以达到100MIPS，这使得更高精度的时钟同步成为可能。时钟同步是一个在多单片机相互配合时经常遇到的问题，主要有两种同步方式――绝对同步和相对同步。绝对同步是指各个控制器和一个标准的时间进行同步，比如北京时间、华盛顿时间等等；而相对时钟同步是指各个单片机和一个相对稳定的时钟进行同步，与外界的时间没有联系。本文主要针对RS422总线组成的网络的高精度时钟同步问题，提出了一种相对时钟同步解决方案。

1 整体框架结构
RS422网络中，多个单片机的连接如图1所示。这是一个典型的“一主多从”式结构：主单片机通过向从单片机发送命令，实现管理功能；从单片机主要执行具体的功能，比如数据采集、D／A转换输出等。为了使多个单片机能够同步工作，需要一种同步方式，所以从单片机不但要实现各自的具体功能，而且还要能够进行多个单片机的时钟同步。本方案设计了从单片机的几种工作状态。R和T分别表示R+、R-和T+、T-。

2 从单片机的状态机
本文重点介绍系统时钟同步功能的实现，但是在实际应用过程中，该系统必定要实现其他的功能，比如数据采集、模拟量输出等。主单片机的作用是控制从单片机工作，所以要使从单片机具有不同的工作状态。本文设计了3种工作状态：准备态、时钟同步态、工作态。3种工作状态之间的相互转换过程如图2所示。图中，①代表主单片机向从单片机发送“工作”命令；②代表主单片机向从单片机发送“时钟同步”命令；③代表主单片机向从单片机发送“工作态向时钟同步态转换”命令；④代表主单片机向从单片机发送“时钟同步态向工作态转换”命令。

准备态是从单片机上电后的工作状态，当主单片机向某一从单片机发送“是否准备好”命令后，若从单片机回复“准备好”，则说明从设备已经处于准备好的状态，可以向时钟同步态和工作态进行转换。如果从单片机处于工作态，主单片机发送“工作态向时钟同步态转换”命令，则从时钟进入时钟同步态；如果从单片机处于时钟同步态，主单片机发送“时钟同步态向工作态转换”命令，则从单片机由时钟同步态转换到工作态。