CN103744825A

CN103744825A - 一种扩展兼容spi接口双向实时通讯方法

Info

Publication number: CN103744825A
Application number: CN201310751788.5A
Authority: CN
Inventors: 毛雪峰; 彭广平; 张勇军; 李�杰; 马宝华; 孟丽娟
Original assignee: BEIJING ZHONGYU XINTAI TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHONGYU XINTAI TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明公开了一种扩展兼容SPI接口支持双向实时通讯的方法。使用本发明能够使得从机也能主动发起通讯。本发明在主机和从机之间增加一根物理连线，称为FRX-FRR连线，其中FRX-FRR连线从机端FRX能输出有效脉冲或有效电平；FRX-FRR连线主机端FRR能触发中断，或者主机实时查询FRR是否有请求的状态。本发明实现简单、可靠。本发明对数据帧进行了定义，采用数据帧的形式进行数据传输，较传统的SPI传输的bit流传输方式更方便、有效。同时，按照本发明方法还可以实现主从机身份互换，方便数据的传输。

Description

一种扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法

技术领域

本发明涉及SPI通讯技术领域，具体涉及一种扩展兼容SPI接口支持双向实时通讯的方法。

背景技术

ARM和MCU芯片是嵌入式、手机等平台最常用的芯片，芯片之间数据通讯接口一般有SPI、CANBUS、UART等接口，CANBUS和UART接口数量一般比较少，传输速率较低，CANBUS速率小于1Mbps，UART最高为115200bps。SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设）接口一般数量比较多，传输速率较高，其速率最低为5Mbps，但SPI接口为单向通讯。兼容SPI的通讯接口如图1所示，兼容SPI接口通讯由主机发起，从机不能主动向主机发送数据。其具体通讯过程如下：主机输出CS信号，激活从机，此时从机的数据要准备好。当主机的数据准备好时，启动并输出CLK信号，主机在时钟的上升沿输出自己的数据，从机在下降沿采样得到主机输出的数据（实际采用时间可以配置），从机也与此同时输出自己的数据，主机同时采样接收从机的数据，在同一周期，实现了主机之间的数据交互。兼容SPI的通讯由主机发起，从机不能主动发起；SPI按bit位传输数据，主机发送数据时，同时收到从机的数据。主从之间没有帧格式定义，不能进行双向的数据帧通讯。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种扩展兼容SPI接口支持双向实时通讯的方法，对兼容SPI接口进行扩展，从而使得从机也能主动发起通讯。

本发明的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，在主机和从机之间增加一根物理连线，称为FRX-FRR连线，其中FRX-FRR连线从机端FRX能输出有效脉冲或有效电平；FRX-FRR连线主机端FRR能触发中断，或者主机实时查询FRR是否有请求的状态。

其中，从机端FRX和主机端FRR为GIO接口。

当从机发动通讯时，从机通过FRX-FRR连线触发主机中断，接收从机数据。

其中，主机和从机采用数据帧传输数据，所述数据帧由BUSY状态位、命令编码Cmd、帧长度Length、帧序列号Seq、数据Data和校验码CRC组成；

其中，BUSY=1表示状态忙，即本端数据缓冲区满，BUSY=0表示状态不忙，即本端数据缓冲区未满；

Cmd=1发送ValidData报文，表明本数据帧携带的数据Data是有效数据；

Cmd=2发送DummyData报文，表明本数据帧携带的数据Data是无效数据；

Cmd=3发送StopRequest报文，表明传送停止请求帧；

Cmd=4发送StopAgree报文，表明同意传送停止帧。

由从机发起的通讯包括如下步骤：

步骤1，从机准备好数据，触发FRX向主机请求数据发送；

步骤2，当主机收到FRR中断请求或查询到FRR有效，主机进入通讯状态；

步骤3，当主机无数据发送时或者从机端BUSY为1时，主机发送DummyData报文，并携带自己的BUSY状态；当主机有数据发送而对端BUSY为0时，主机发送ValidData报文，并携带自己的BUSY状态；

从机收到主机的DummyData报文时，表示无效数据，丢弃；当从机收到主机的ValidData报文时，提交上层程序处理；

从机发送数据时检测对端的BUSY位，如BUSY为1时，从机发送DummyData报文，同时携带本端的BUSY状态；当对端BUSY为0，从机准备ValidData报文，并携带BUSY标志；

主机收到从机的DummyData报文时，表示无效数据，丢弃；当主机收到从机的ValidData报文时，提交上层程序处理；

当主机和从机都无数据发送时，主机发送StopRequest报文，从机回复StopAgree报文，主机停止通讯。

还可以在主机和从机之间再增加1条FRX-FRR连线，称为第二FRX-FRR连线，其方向与原有FRX-FRR连线方向相反；当需要主从机身份互换时，原主机通过第二FRX-FRR连线触发原从机中断，接收原主机数据。

或者通过改变原有FRX-FRR连线GIO接口的输入输出方向，使得主从机身份互换。

有益效果：

本发明通过增加一条FRX-FRR连线即可实现SPI接口的双向通讯，简单可靠。

本发明采用数据帧的形式进行数据传输，较传统的SPI传输的bit流传输方式更方便数据帧传输，本发明定义数据帧格式，该数据帧格式针对SPI传输数据的特点，可有效进行数据传输。

本发明通过主从机之间的两条FRX-FRR连线，可以实现主从机身份互换，实现简单。

ARM和MCU等芯片一般有富余的GIO（General Input／Output）接口，可以通过编程改变输入输出方向，FRX／FRR可以借用GIO接口互连实现。FRX和FRR为GIO接口时可以通过改变GIO输入输出方向使得主从机身份互换，较两条FRX-FRR连线少一根物理连线，芯片结构更为简单。

附图说明

图1为传统的兼容SPI接口。

图2为本发明的扩展的兼容SPI接口。

图3为扩展的兼容SPI接口数据帧格式。

图4为通过改变GIO输入输出方向改变主从机。

图5为通过增加数据线改变主从机。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，如图2所示，增加一根主机和从机之间的物理连线，称为FRX-FRR连线，其中，从机端叫FRX，主机端叫FRR。其中，FRX能输出有效脉冲或有效电平；FRR能触发中断，或者主机实时查询FRR是否有请求的状态。当主机收到中断或查询到FRR有效时，主机立即使用兼容SPI的方式，启动数据传输，取回从机的数据。

对传输数据进行处理，设计为如图3所示的数据帧格式，其中，由BUSY状态位、命令编码Cmd、帧长度Length、帧序列号Seq、数据Data和校验码CRC组成。

其中，BUSY状态位：本端数据缓冲区是否满的标识，BUSY为1时表示状态忙，即本端数据缓冲区满，BUSY为0时表示状态不忙，即本端数据缓冲区未满。对端发送数据帧时要检查此标志，BUSY为1时不能向本端发送数据帧，否则数据帧会被丢弃。

Cmd：命令编码，主机和从机编码统一。编码如下：

Cmd=2发送DummyData报文，表明本数据帧携带的数据Data是无效数据，当一端无数据发送而另一端有数据发送时，无数据段发送的是DummyData报文；

Cmd=3发送StopRequest报文，表明传送停止请求帧；

Cmd=4发送StopAgree报文，表明同意传送停止帧。

Length：帧长度

Seq：sequence number，序列号，用于判断是否丢帧。

Data：发送的数据。

CRC：校验码。

扩展兼容SPI接口双向实时通讯过程如下：

对于从机：

（1）当主从通讯处于停止状态时（主从都无数据收发），如果从机有数据需要发送，从机首先准备好数据，再触发FRX向主机请求数据发送。

（2）当主从通讯正在进行中时，从机发送数据时要检测对端的BUSY状态位，如BUSY为1或从机无数据发送时，则发送DummyData报文，同时携带本端的BUSY状态。当对端BUSY为0且本地有数据发送时，从机准备自己的ValidData报文，并携带BUSY标志。

（3）从机收到主机的DummyData报文时，表示无效数据，丢弃。当收到ValidData报文时，提交上层程序处理。

（4）当主机和从机都无数据发送时，从机会收到StopRequest报文，这时从机回复StopAgree报文，从机通讯停止，主从通讯处于停止状态。

对于主机：

（1）主机主动发起通讯，其过程与兼容SPI通讯过程一致。

（2）当主机收到FRR中断请求或查询到FRR有效，主机立即进入通讯状态。

（3）当主机无数据发送时或者从机处于BUSY状态，主机发送DummyData报文，并携带自己的BUSY状态，当DummyData报文发送完成时，SPI控制器同时也收到了从机准备好的数据。

（4）当主机有数据发送而对端BUSY为0时，主机发送ValidData报文，并携带自己的BUSY状态，当主机ValidData报文发送完成时，SPI控制器同时也收到了从机准备好的数据。

（5）主机收到从机的DummyData报文时，表示无效数据，丢弃。当收到ValidData报文时，提交上层程序处理。

（6）当主机和从机都无数据发送时，主机发送StopRequest报文，这时如果从机也无数据发送，从机回复StopAgree报文，主机停止通讯。

其中，FRX/FRR可以选用芯片的GIO接口，GIO的输出输入方向是可以配置的，且GIO接口能输出有效脉冲或有效电平，同时，GIO接口具有触发中断的功能。可以通过改变GIO的输出输入方向使芯片的主从关系互换，如图4所示。

如果FRX/FRR的输出方向不能编程配置时，要支持主从变换，需要再增加一根FRX-FRR连线，称为第二FRX-FRR连线，其方向与原有FRX-FRR连线方向相反。当需要主从机身份互换时，原主机通过第二FRX-FRR连线触发原从机中断，接收原主机数据，如图5所示。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，其特征在于，在主机和从机之间增加一根物理连线，称为FRX-FRR连线，其中FRX-FRR连线从机端FRX能输出有效脉冲或有效电平；FRX-FRR连线主机端FRR能触发中断，或者主机实时查询FRR是否有请求的状态。

2.如权利要求1所述的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，其特征在于，所述从机端FRX和主机端FRR为GIO接口。

3.如权利要求1或2所述的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，其特征在于，从机发动通讯时，从机通过FRX-FRR连线触发主机中断，接收从机数据。

4.如权利要求1或2所述的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，其特征在于，主机和从机采用数据帧传输数据，所述数据帧由BUSY状态位、命令编码Cmd、帧长度Length、帧序列号Seq、数据Data和校验码CRC组成；

Cmd=3发送StopRequest报文，表明传送停止请求帧；

Cmd=4发送StopAgree报文，表明同意传送停止帧。

5.如权利要求4所述的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，由从机发起的通讯包括如下步骤：

步骤1，从机准备好数据，触发FRX向主机请求数据发送；

6.如权利要求1所述的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，其特征在于，在主机和从机之间再增加1条FRX-FRR连线，称为第二FRX-FRR连线，其方向与原有FRX-FRR连线方向相反；当需要主从机身份互换时，原主机通过第二FRX-FRR连线触发原从机中断，接收原主机数据。

7.如权利要求2所述的扩展兼容SPI接口双向实时通讯方法，其特征在于，通过改变GIO接口的输入输出方向，使得主从机身份互换。