8位单片机的16位外部总线扩展与应用

从上面的实现可以看出，扩展后的16位外部总线与外部设备进行数据交互时只增加一条指令。本方法与常规的端口模拟方法的比较结果如表1所列。从表中可以看出，采用本方法后，传输速率是常规方法的3倍。

另外，上述扩展方法还可以进一步引申：1）若有未使用的I/O口（如W77E58的P1口），则可用来直接输出高8位数据，从而可以去掉图4中的U4；2）若对成本不太敏感，则可把图4中的逻辑器件用CPLD实现，从而使设计更为灵活，布线更为方便，结构更为紧凑，基本实现原理仍然如图4所示。

3 在车载数据采集系统中的应用

8位单片机扩展16位外部总线的方法已应用于车载数据采集系统，图5为该系统的原理框图。汽车厂商在开发新车型或者关键零部件升级时，必须经过样品试制、产品鉴定、小批试制和大批生产等必要阶段。每个阶段中，都伴随着大量的可靠性试验，车载数据采集系统正是为这些试验而设计的。鉴于其特殊的使用条件，必须满足如下基本要求：能够进行连续、长时间数据采集、时间有可能是几天或者一个月；因为有可能很多台车辆的试验同时进行，因而要求系统成本低且安全可靠，具有CAN总线数据采集接口。在图5中，8位单片机上挂有3个8位总线器件（USB Slave器件，RAM和CAN总线器件）和1个16位总线接口设备（IDE硬盘）。

单片机采用前面提到的W77E58；为保证较高的数据传输速率，便于与外部串口设备（LCM显示屏）通信，外部晶振频率使用33M赫兹。

USB Slave器件采用PDIUSBD12，使用模块化的方法实现一个USB接口，本次设计通过该器件把IDE硬盘映射成一个可移动硬盘，从而实现了大容量存储类（MassStorage Class）。

RAM采用HY62WT08081E。该器件提供32KB的数据空间，用于数据采集以及FAT32文件系统操作的缓存。

CAN总线接口器件采用SJA1000＋TLE6250的组合，SJA1000是独立的CAN控制器，用于汽车和工业环境中的控制器局域网络，TLE6250是针对汽车环境设计的CAN收发器。

IDE硬盘使用经过防震处理的工业用硬盘，也可使用CF卡加IDE转接线的方式。

图6为车载数据采集系统的简要软件流程图。考虑到USB端口和CAN总线上的数据一般不会同时向系统发出请求，故软件采用查询方式工作，主要包括以下几部分：主流程、USB协议实现、CAN总线数据和其他车辆状态信号采集，以及FAT32协议实现。

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4 小结

本设计在8位单片机上实现了16位外部总线，可对16位设备进行高速存取，并且保留了原8位总线的功能，这种8位/16位总线共存的方式，较之端口模拟总线方式，极大地提高了数据的传输速率，该16位总线扩展方式已成功应用于车载数据采集系统，在汽车的道路可靠性试验中，安装了多套该系统，试验结果表明，该系统使用方便，工作稳定、可靠，数据传输率高、完全满足汽车动态采集数据的需要，该16位总线的扩展方式，可应用于具有8位外部总线的单片机，在一定程度上，扩大了该类单片机的使用范围。