1.2硬件設(shè)計方案

　　串口擴(kuò)展模塊主要由2部分組成：單片機AT89C2051及模擬開關(guān)CD4052、雙4通道模擬開關(guān)。

　　串口擴(kuò)展模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示，其中虛線框內(nèi)為串口擴(kuò)展模塊的主要部分。

2 通信協(xié)議設(shè)計

　　2.1數(shù)據(jù)由用戶設(shè)備發(fā)送到HOST端

　　由于各模塊是分時復(fù)用的，為了避免用戶設(shè)備之間發(fā)生競爭，需要AT89C2051對4個用戶設(shè)備通道進(jìn)行仲裁，本文采用以下方案。

　　4個用戶設(shè)備各用一根I/O口線分別與AT89C2051的P1.0～P1.3引腳相連，同時還與一個4輸入或非門相連，將某根或某幾根I/O口線置高電平并經(jīng)過該4輸入或非門來觸發(fā)中斷，通知AT89C2051有用戶設(shè)備請求向HOST終端發(fā)送數(shù)據(jù)，同時AT89C2051進(jìn)行用戶設(shè)備號查詢。AT89C2051收到請求信號后，首先判斷 HOST端與其他用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)發(fā)送是否結(jié)束，若結(jié)束，則根據(jù)仲裁機制通過與各用戶設(shè)備相連的P1.4～P1.7引腳置高給出應(yīng)答響應(yīng)信號，同時 AT89C2051根據(jù)中斷查詢到的用戶設(shè)備號對P3.4和P3.5引腳進(jìn)行設(shè)置來控制CD4052模擬開關(guān)選通對應(yīng)通道，用戶設(shè)備收到應(yīng)答響應(yīng)信號后就開始發(fā)送數(shù)據(jù)；若未結(jié)束，則屏蔽此次中斷，直到數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束才開中斷。用戶設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時則將通過一個4輸入或非門來觸發(fā)中斷，通知AT89C2051此次數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。在響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送請求時會涉及到多個用戶設(shè)備請求，從而需要AT89C2051進(jìn)行仲裁。仲裁機制如下：心電和血氧模塊是50 ms定時發(fā)送數(shù)據(jù)，而血壓模塊需要HOST端發(fā)來啟動測量命令后才向HOST端發(fā)送血壓數(shù)據(jù)，因此需要將血壓模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的請求設(shè)置為較高優(yōu)先級，才能保證血壓數(shù)據(jù)正確及時地發(fā)送到HOST端，而心電和血氧模塊設(shè)置為低優(yōu)先級輪流發(fā)送。

　　2.2數(shù)據(jù)由HOST端發(fā)送到用戶設(shè)備

　　為了使HOST端的數(shù)據(jù)能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)送到各個用戶設(shè)備，就需要和AT89C2051之間定義好通信協(xié)議。其協(xié)議如下。

　　AT89C2051始終監(jiān)視HOST終端發(fā)出的信息，一旦收到HOST終端發(fā)出的串口選擇命令，如表1所示，立即對P3.4和P3.5引腳進(jìn)行設(shè)置來控制 CD4052模擬開關(guān)選通對應(yīng)通道并控制相應(yīng)的LED燈以作指示。串口選擇后， HOST終端需要根據(jù)AT89C2051指令執(zhí)行和模擬開關(guān)切換時間延遲一定時間后再開始向?qū)?yīng)用戶設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)/命令。HOST端數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束則由接收端的用戶設(shè)備向AT89C2051發(fā)送中斷結(jié)束信號，其結(jié)束處理與數(shù)據(jù)由用戶設(shè)備發(fā)送到HOST端的結(jié)束處理相同。如果同時有用戶設(shè)備向 AT89C2051請求發(fā)送數(shù)據(jù)到HOST端，則優(yōu)先響應(yīng)HOST端的發(fā)送數(shù)據(jù)/命令請求，即HOST端的發(fā)送數(shù)據(jù)/命令請求的優(yōu)先級最高。